CAP理论

本文简单阐述了CAP理论,包括一致性、可用性和分区容错性的概念,并通过示例解释了在分布式系统中如何平衡这三者。介绍了网络异常时的不同策略,如Cassandra与MySQL的同步模式。

之前有找过一些关于CAP理论的文章,今天偶然看到下面对于CAP理论的描述,个人觉得还是写的比较简单易懂的,所以摘录下来分享。

什么是 CAP 理论呢?这是 2000 年University of California, Berkeley 的计算机教授Eric Brewer(也是谷歌基础设施 VP)提出的理论。所谓 CAP,是以下 3 个单词的首字母缩写,它们都是分布式系统最核心的特性:

Consistency 一致性

Availability 可用性

Partition tolerance 分区容错性

我们通过以下 3 张示意图,快速理解下这 3 个词的意义。下图中 N1、N2 两台主机上运行着 A 进程和 B 进程,它们操作着同一个用户的数据(数据的初始值是 V0),这里 N1 和 N2 主机就处于不同的 Partition 分区中,如下所示:

 

正常情况下,当用户请求到达 N1 主机上的 A 进程,并将数据 V0 修改为 V1 后,A 进程将会把这一修改行为同步到 N2 主机上的 B 进程,最终 N1、N2 上的数据都是 V1,这就保持了系统的 Consistency 一致性。

 

然而,一旦 N1 和 N2 之间网络异常,数据同步行为就会失败。这时,N1 和 N2 之间数据不一致,如果我们希望在分区间网络不通的情况下,N2 能够继续为用户提供服务,就必须容忍数据的不一致,此时系统的 Availability 可用性更高,系统的并发处理能力更强,比如 Cassandra 数据库。

 

反之,如果 A、B 进程一旦发现数据同步失败,那么 B 进程自动拒绝新请求,仅由 A 进程独立提供服务,那么虽然降低了系统的可用性,但保证了更强的一致性,比如 MySQL 的主备同步模式。

【电力系统】单机无穷大电力系统短路故障暂态稳定Simulink仿真(带说明文档)内容概要:本文档围绕“单机无穷大电力系统短路故障暂态稳定Simulink仿真”展开,提供了完整的仿真模型与说明文档,重点研究电力系统在发生短路故障后的暂态稳定性问题。通过Simulink搭建单机无穷大系统模型,模拟不同类型的短路故障(如三相短路),分析系统在故障期间及切除后的动态响应,包括发电机转子角度、转速、电压功率等关键参数的变化,进而评估系统的暂态稳定能力。该仿真有助于理解电力系统稳定性机理,掌握暂态过程分析方法。; 适合人群:电气工程及相关专业的本科生、研究生,以及从事电力系统分析、运行与控制工作的科研人员工程师。; 使用场景及目标:①学习电力系统暂态稳定的基本概念与分析方法;②掌握利用Simulink进行电力系统建模与仿真的技能;③研究短路故障对系统稳定性的影响及提高稳定性的措施(如故障清除时间优化);④辅助课程设计、毕业设计或科研项目中的系统仿真验证。; 阅读建议:建议结合电力系统稳定性理论知识进行学习,先理解仿真模型各模块的功能与参数设置,再运行仿真并仔细分析输出结果,尝试改变故障类型或系统参数以观察其对稳定性的影响,从而深化对暂态稳定问题的理解。
本研究聚焦于运用MATLAB平台,将支持向量机(SVM)应用于数据预测任务,并引入粒子群优化(PSO)算法对模型的关键参数进行自动调优。该研究属于机器学习领域的典型实践,其核心在于利用SVM构建分类模型,同时借助PSO的全局搜索能力,高效确定SVM的最优超参数配置,从而显著增强模型的整体预测效能。 支持向量机作为一种经典的监督学习方法,其基本原理是通过在高维特征空间中构造一个具有最大间隔的决策边界,以实现对样本数据的分类或回归分析。该算法擅长处理小规模样本集、非线性关系以及高维度特征识别问题,其有效性源于通过核函数将原始数据映射至更高维的空间,使得原本复杂的分类问题变得线性可分。 粒子群优化算法是一种模拟鸟群社会行为的群体智能优化技术。在该算法框架下,每个潜在解被视作一个“粒子”,粒子群在解空间中协同搜索,通过不断迭代更新自身速度与位置,并参考个体历史最优解群体全局最优解的信息,逐步逼近问题的最优解。在本应用中,PSO被专门用于搜寻SVM中影响模型性能的两个关键参数——正则化参数C与核函数参数γ的最优组合。 项目所提供的实现代码涵盖了从数据加载、预处理(如标准化处理)、基础SVM模型构建到PSO优化流程的完整步骤。优化过程会针对不同的核函数(例如线性核、多项式核及径向基函数核等)进行参数寻优,并系统评估优化前后模型性能的差异。性能对比通常基于准确率、精确率、召回率及F1分数等多项分类指标展开,从而定量验证PSO算法在提升SVM模型分类能力方面的实际效果。 本研究通过一个具体的MATLAB实现案例,旨在演示如何将全局优化算法与机器学习模型相结合,以解决模型参数选择这一关键问题。通过此实践,研究者不仅能够深入理解SVM的工作原理,还能掌握利用智能优化技术提升模型泛化性能的有效方法,这对于机器学习在实际问题中的应用具有重要的参考价值。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
CAP理论的核心思想是,一个分布式系统最多只能同时满足一致性(Consistency)、可用性(Availability)、分区容错性(Partition tolerance)三个特性中的两个,而无法同时满足所有三个特性。这是因为在分布式系统中,网络分区是不可避免的,而保证一致性可用性需要对网络分区做出不同的权衡[^2]。 理论的优点在于清晰简洁、易于理解,但缺点是高度抽象化,省略了很多细节,导致在将理论应用到实践时,由于各种复杂情况,可能出现误解偏差,CAP理论也不例外。如果没有意识到这些关键的细节点,那么在实践中应用CAP理论时,方案可能很难落地[^1]。 基于CAP理论,还衍生出了BASE理论,即Basic Availability(基本可用)、Soft State(软状态)Eventually Consistency(最终一致性),这是对CAP理论中AP选择的一种实践[^3]。 ### 示例代码:模拟CAP理论的简单场景 ```python # 模拟一个简单的分布式系统 class DistributedSystem: def __init__(self): self.data = {} self.available = True self.partitioned = False def set_data(self, key, value): if not self.partitioned: self.data[key] = value return True return False def get_data(self, key): if self.available and not self.partitioned: return self.data.get(key) return None # 创建分布式系统实例 system = DistributedSystem() # 设置数据 system.set_data('key1', 'value1') # 获取数据 print(system.get_data('key1')) ```
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