面试题：分布式系统中常见的分布式数据一致性模型有哪些，并简述其特点

Question

请列举至少三种分布式系统中常见的分布式数据一致性模型，如强一致性、弱一致性、最终一致性等，并简要描述每种模型在数据一致性保障和性能权衡方面的特点。

Answer 1

1. 强一致性

   • 数据一致性保障：任何时刻，所有节点上的数据副本都是完全一致的。读操作总能读到最新写入的数据。
   • 性能权衡：为了确保强一致性，系统往往需要在多节点间进行大量的同步通信，这会导致较高的延迟和较低的系统吞吐量，因为写操作必须等待所有副本确认后才返回，读操作也需要确认读到的是最新数据。

2. 弱一致性

   • 数据一致性保障：不保证数据在各个副本之间实时保持一致。在更新操作后，不同节点上的数据副本可能存在短暂的不一致状态。
   • 性能权衡：由于不需要等待所有副本同步完成，写操作可以较快返回，系统的性能和吞吐量相对较高。但读操作可能读到旧数据，应用程序需要处理这种不一致情况。

3. 最终一致性

   • 数据一致性保障：在没有新的更新操作的情况下，经过一段时间后，所有副本的数据最终会达到一致。系统只保证最终的一致性，而不是实时的一致性。
   • 性能权衡：在写操作时，不需要等待所有副本同步，能快速响应，性能较好。读操作可能读到旧数据，但随着时间推移，数据会逐渐趋于一致。适用于对一致性要求不是特别高，而更注重系统性能和可用性的场景。

4. 因果一致性

   • 数据一致性保障：如果节点A对数据项X的更新操作因果关系上先于节点B对X的读操作，那么节点B的读操作应该能看到节点A的更新。但如果两个操作之间没有因果关系，则不保证一致性。
   • 性能权衡：相对强一致性，因果一致性减少了不必要的同步，性能有所提升。因为不需要对所有操作都进行全局同步，只需要保证有因果关系的操作顺序即可，但实现上相对复杂，需要额外追踪操作的因果关系。

5. 会话一致性

   • 数据一致性保障：在一个客户端会话内，所有操作看到的数据是一致的。例如，客户端在一次会话中写入数据后，后续的读操作能读到最新写入的数据。但不同会话之间，数据一致性不做保证。
   • 性能权衡：通过限制一致性范围到会话级别，减少了跨会话同步的开销，提升了系统性能。应用于对会话内一致性有要求，而不同会话间一致性要求较低的场景，比如一些Web应用，用户在一次会话内希望数据是连贯的。