Теорема CAP, BASE-архитектура кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое теорема cap, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое теорема cap, base-архитектура, base , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Базы данных, знаний и хранилища данных. Big data, СУБД и SQL и noSQL.

теорема cap (известная также как теорема Брюера) — эвристическое утверждение о том, что в любой реализации распределенных вычислений возможно обеспечить не более двух из трех следующих свойств:

• согласованность данных (англ. consistency) — во всех вычислительных узлах в один момент времени данные не противоречат друг другу;
• доступность (англ. availability) — любой запрос к распределенной системе завершается корректным откликом, однако без гарантии, что ответы всех узлов системы совпадают;
• устойчивость к разделению (англ. partition tolerance) — расщепление распределенной системы на несколько изолированных секций не приводит к некорректности отклика от каждой из секций.

Акроним CAP в наименовании теоремы сформирован из первых букв английских наименований этих трех свойств.

Принцип был предложен профессором Калифорнийского университета в Беркли Эриком Брюером в июле 2000 года и впоследствии получил широкую популярность и признание в среде специалистов по распределенным вычислениям . Концепция NoSQL, в рамках которой создаются распределенные нетранзакционные системы управления базами данных, зачастую использует этот принцип в качестве обоснования неизбежности отказа от согласованности данных . Однако многими учеными и практиками теорема CAP критикуется за вольность трактовки и даже недостоверность в том смысле, в котором она распространена в сообществе.

Обоснования

В 2002 году Сет Джилберт и Нэнси Линч из Массачусетского технологического института подобрали формальные модели асинхронных и синхронных распределенных вычислений, в рамках которых показано выполнение теоремы CAP в условиях отсутствия синхронизации (общих часов) у узлов распределенной системы и принципиальную возможность компромисса в частично синхронных системах^[10]. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . В этой работе «согласованность» в смысле теоремы CAP соотнесена с выполнением первых двух требований ACID — атомарности и согласованности. В дальнейшем, многие практики ссылались на данную работу как на доказательство теоремы CAP ^[11] .

Следствия

С точки зрения теоремы CAP, распределенные системы в зависимости от пары практически поддерживаемых свойств из трех возможных распадаются на три класса — CA, CP, AP.

В системе класса CA во всех узлах данные согласованы и обеспечена доступность, при этом она жертвует устойчивостью к распаду на секции. Такие системы возможны на основе технологического программного обеспечения, поддерживающего транзакционность в смысле ACID, примерами таких систем могут быть решения на основе кластерных систем управления базами данных или распределенная служба каталогов LDAP^[12].

Система класса CP в каждый момент обеспечивает целостный результат и способна функционировать в условиях распада, но достигает этого в ущерб доступности: может не выдавать отклик на запрос. Устойчивость к распаду на секции требует обеспечения дублирования изменений во всех узлах системы, в связи с этим отмечается практическая целесообразность использования в таких системах распределенных пессимистических блокировок для сохранения целостности^[13].

В системе класса AP не гарантируется целостность, но при этом выполнены условия доступности и устойчивости к распаду на секции. Хотя системы такого рода известны задолго до формулировки принципа CAP (например, распределенные веб-кэши или DNS)^[14], рост популярности решений с этим набором свойств связывается именно с распространением теоремы CAP. Так, большинство NoSQL-систем принципиально не гарантируют целостности данных, и ссылаются на теорему CAP как на мотив такого ограничения . Задачей при построении AP-систем становится обеспечение некоторого практически целесообразного уровня целостности данных, в этом смысле про AP-системы говорят как о «целостных в конечном итоге» (англ. eventually consistent)^[15] или как о «слабо целостных» (англ. weak consistent)^[16].

base-архитектура

Во второй половине 2000-х годов сформулирован подход к построению распределенных систем, в которых требования целостности и доступности выполнены не в полной мере, названый акронимом BASE (от англ. Basically Available, Soft-state, Eventually consistent — базовая доступность, неустойчивое состояние, согласованность в конечном счете), при этом такой подход напрямую противопоставляется ACID^[17]. Под базовой доступностью подразумевается такой подход к проектированию приложения, чтобы сбой в некоторых узлах приводил к отказу в обслуживании только для незначительной части сессий при сохранении доступности в большинстве случаев^[18]. Неустойчивое состояние подразумевает возможность жертвовать долговременным хранением состояния сессий (таких как промежуточные результаты выборок, информация о навигации, контексте), при этом концентрируясь на фиксации обновлений только критичных операций. Согласованности в конечном счете, трактующейся как возможность противоречивости данных в некоторых случаях, но при обеспечении согласования в практически обозримое время, посвящено значительное количество самостоятельных исследований

Вау!! 😲 Ты еще не читал? Это зря!

• acid , atomicity , атомарность , consistency ,
• nosql ,

Исследование, описанное в статье про теорема cap, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое теорема cap, base-архитектура, base и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Базы данных, знаний и хранилища данных. Big data, СУБД и SQL и noSQL