Теорема CAP, также известная как теорема Брюэра, является фундаментальной концепцией в распределенных системах баз данных. Она объясняет компромиссы, которые необходимо сделать при проектировании распределенных систем. Теорема утверждает, что распределенная система может гарантировать только два из трех свойств: согласованность, доступность и устойчивость к разделению. Понимание этой теоремы имеет решающее значение для любого, кто занимается проектированием или эксплуатацией распределенных систем.
Что такое теорема CAP? в распределенных базах данных
Теорема CAP была предложена Эриком Брюэром в 2000 году и гласит, что в распределенной системе баз данных можно достичь только двух из следующих трех гарантий:
- Согласованность : Каждая операция чтения возвращает самый последний результат записи. Все узлы в системе видят одни и те же данные в одно и то же время.
- Доступность : Каждый запрос (чтение или запись) к системе получает ответ, даже если некоторые узлы не работают. Система остается работоспособной без сбоев.
- Устойчивость к разделению : система продолжает функционировать, даже если сетевые разделы мешают связи между узлами. Система с устойчивостью к разделению может продолжать работу, несмотря на то, что некоторые узлы недоступны.
Теорема CAP подчеркивает сложность достижения этих трех свойств одновременно в распределенной системе. Список пользователей базы данных telegram В результате проектировщики должны принять решение о том, какие два свойства они считают приоритетными, особенно в случае сетевых разделов.
Объяснение трех свойств в распределенных базах данных
Последовательность
В последовательной системе после операции записи все последующие чтения будут возвращать одно и то же значение. Это важно для систем, где критически важно иметь единообразие на всех узлах в любое время. Например, в банковской системе, если один филиал обновляет баланс счета, этот новый баланс должен быть немедленно виден всем другим филиалам, чтобы предотвратить расхождения.
Доступность
Доступность означает, что система всегда будет отвечать на запрос, даже если некоторые компоненты выйдут из строя. База данных контактов whatsapp для прямых продаж: как ее эффективно использовать в свой бизнес В системах с высокой доступностью, даже если узел или служба выйдут из строя, остальная часть системы продолжит работать без перебоев. Например, на платформах электронной коммерции система должна оставаться отзывчивой, чтобы пользователи могли просматривать и совершать транзакции даже во время интенсивного трафика или в случае отключения некоторых серверов.
Допуск на разделение
Устойчивость к разделению — это способность системы продолжать работу, несмотря на сетевые разделы. Это происходит, когда происходит сбой в коммуникации между узлами в распределенной системе. Устойчивость к разделению имеет важное значение для крупномасштабных систем, в распределенных базах данных распределенных по разным регионам. Например, облачный сервис хранения данных, такой как Dropbox, должен продолжать работать должным образом, даже если между серверами возникнут временные сетевые проблемы.
Компромиссы: CAP на практике
На практике системы должны выбирать между различными комбинациями этих свойств в зависимости от конкретного варианта номер ячейки использования. Существует три основные категории распределенных баз данных, основанных на теореме CAP:
- CP (Consistency and Partition Tolerance) : такие системы, как HBase или MongoDB, отдают приоритет согласованности и устойчивости к разделам над доступностью. В этих системах во время разделения сети система может временно стать недоступной для поддержания согласованности.
- AP (Доступность и устойчивость к разделам) : такие системы, как Cassandra и Couchbase, отдают приоритет доступности и устойчивости к разделам. Эти системы гарантируют, что они остаются доступными даже во время сетевых разделов, но они могут обслуживать устаревшие данные для поддержания оперативности.
- CA (Consistency and Availability) : Это идеальный сценарий, который редко достижим в реальных распределенных системах, поскольку он не допускает сетевых разделов. Такие системы, как традиционные реляционные базы данных, обычно являются CA, но они могут давать сбои в распределенных средах при возникновении разделов.