本文是《如何学习分布式系统》中，关于一致性模型的相关介绍。

在《Session Guarantees for Weakly Consistent Replicated Data》一文中，作者定义了在弱一致性同步情况下的四种session内一致性，即分布式系统节点内部采用最终一致性进行同步，session则内部保持更高的一致性。在有些资料里，这些也叫做Client-centric consistency models。

定义和术语

假设系统由一系列server和client组成，server之间使用最终一致性进行同步，client则可能访问不同的server。

用DB(S,t)表示截止到t时刻，S接收到的写请求序列，DB(S)表示截止目前，S接收到的写请求序列。最终一致性保证了对每个写请求W，每个server S，存在时刻t，使得W存在于DB(S,t)。所有的server需要按照同样的顺序apply写请求。WriteOrder(W1,W2)用来确定是否W1应该排序在W2之前。

Session内一致性保证

Read Your Writes

写操作总是能够被同一个session内的读操作获取。

Read Your Writes：如果一个session内，读请求R在写请求W之后，并且R在t时刻被server S处理，那么W应该在DB(S,t)中。

如果没有这个保证，就会出现一个用户修改完密码之后，发现无法用新密码登录的情况。或者当他把email里的部分邮件删了以后，过了一会儿发现删掉的邮件又重新出现了。

Monotonic Reads

Monotonic Reads叫做单调性读，保证session内的读取操作只会读取越来越新的数据。

指定一个写操作集合WS，WS是DB(S,t)的子集，如果对DB(S,t)任意的子集WS2，其中WS2包含WS，对于读操作R来说，R应用到WS2的结果和R应用到DB(S,t)的结果一致，那么认为WS对R和DB(S,t)是complete的。用RelevantWrites(S,t,R)表示一个函数，该函数返回对R和DB(S,t) complete的最小的写操作集合。

Monotonic Reads：在一个session中，如果读操作R1在R2之前发生，R1在t1时刻访问server S1，R2在t2时刻访问S2，那么RelevantWrites(S1,t1,R1)是DB(S2,t2)的子集。

也就是说，在R2之前，对R1有决定性作用的写操作应该传播到S2。

假设没有Monotonic Reads，用户第一次读取了所有文字的标题，然后他点击一个标题来获取文章内容，这时发现文章不存在，这该多么尴尬。

Writes Follow Reads

一个session内写操作之前有读操作，那么读操作的效果要先于写操作传播。所谓“读操作的效果”，指的是对其有影响的写操作。比如session内有个读操作r，读取的数据来自于写操作w1，然后session内有个写操作w2，那么w2应该在w1之后被传播。注意这里w1不一定来自同一个session。

Writes Follow Reads：在一个session中，如果读操作R1在写操作W2之前，R1在t1时刻由server S1处理，那么对于任意server S2，如果W2在DB(S2)中，那么任意的在RelevantWrites(S1,t1,R1)中的写操作W1也会在DB(S2)中，并且WriteOrder(W1,W2)

这个保证了假设更新操作是基于数据x的，那么传播后的更新操作至少也能基于x或者更新的x。

例如有个写操作W1创建了一篇文章，R操作读取了文章内容，W2创建了文章的评论。那么显而易见，在其他server上，也应该先有W1，后有W2。

Monotonic Writes

Monotonic Writes叫做单调性写，保证session内的写操作必须保留顺序。

Monotonic Writes：在一个session里，如果写操作W1在写操作W2之前，那么对于任意的server S来说，如果W1和W2都在DB(S2)，那么WriteOrder(W1,W2)

有了Monotonic Writes，保证了对文章版本N的修改会出现在版本N+1之前，否则版本N+1就会被版本N覆盖。

因果一致性的保证

按照很多地方的说法，实现了因果一致性的系统，就能保证以上session内一致性。例如wiki上就是这么解释的。

以下则是mongodb的解释：
https://docs.mongodb.com/manual/core/read-isolation-consistency-recency/#client-sessions-and-causal-consistency-guarantees

更多相关内容，请参考系列文章《如何学习分布式系统》。