تحمل الأخطاء والنسخ المتماثل
تحمل الأخطاء والنسخ المتماثل هما التقنيتان اللتان تُمكّنان الأنظمة الموزعة من الاستمرار في تقديم خدمة صحيحة على الرغم من فشل بعض مكوناتها.
Definition
تحمل الأخطاء هو قدرة النظام على الاستمرار في تلبية مواصفاته على الرغم من وجود أخطاء في بعض المكونات؛ والنسخ المتماثل—الاحتفاظ بنسخ متعددة من الحوسبة أو البيانات—هو الآلية الرئيسية لتحقيق ذلك، ويتطلب بروتوكولات للحفاظ على اتساق النسخ بشكل مناسب.
Scope
يغطي هذا المجال التكرار كأساس لتحمل الأخطاء، ونهج نسخ آلة الحالة المتماثل لبناء خدمات موثوقة، ونسخ البيانات ونماذج الاتساق التي تحكم البيانات المنسوخة، ونظرية CAP والمفاضلة بين الاتساق والتوافر في ظل الانقسامات، وتقنيات الاستعادة بالتراجع القائمة على نقاط الفحص والتسجيل. ويربط نظرية الإجماع والترتيب ببناء أنظمة يمكن الاعتماد عليها.
Sub-topics
Core questions
- كيف يحول التكرار المكونات غير الموثوقة إلى خدمة موثوقة؟
- ما هو الاتساق الذي يجب أن تحافظ عليه النسخ المتماثلة، وما هي تكلفة كل مستوى من حيث زمن الوصول والتوافر؟
- ما هو المستحيل ضمانه بشكل أساسي عندما يمكن للشبكة أن تنقسم؟
- كيف يمكن للنظام أن يتعافى إلى حالة متسقة بعد الأعطال؟
Key theories
- نسخ آلة الحالة المتماثل
- تُجعل الخدمة الحتمية قادرة على تحمل الأخطاء عن طريق تشغيل نسخ متماثلة متطابقة تعالج نفس تسلسل الأوامر بنفس الترتيب، بحيث يمكن للنسخ المتماثلة الباقية إخفاء فشل النسخ الأخرى.
- نظرية CAP
- عندما يمكن للشبكة أن تنقسم، لا يمكن لخدمة متماثلة أن تضمن الاتساق القوي والتوافر في آن واحد؛ يجب على المصممين اختيار أيهما يضحون به أثناء الانقسام، وهي مفاضلة قام جيلبرت ولينش بصياغتها رسميًا.
- الاستعادة بالتراجع
- من خلال تحديد نقاط الفحص للحالة بشكل دوري وتسجيل الرسائل اختياريًا، يمكن للنظام إعادة العمليات الفاشلة إلى خط استعادة متسق وإعادة التشغيل إلى الأمام، والتعافي دون إعادة تشغيل الحوسبة بأكملها.
Clinical relevance
النسخ المتماثل وتحمل الأخطاء هما ما يجعلان التخزين السحابي متينًا والخدمات عالية التوافر؛ وتحدد نماذج الاتساق ومفاضلات CAP التي تمت دراستها هنا بشكل مباشر الضمانات التي تقدمها قواعد البيانات ومخازن الكائنات وخدمات التنسيق المستخدمة في كل مكان في الإنتاج.
History
لقد قام دليل شنايدر لعام 1990 بتقنين نهج آلة الحالة للنسخ المتماثل؛ وصاغت فرضية CAP لـ بروير (2000)، التي أثبتها جيلبرت ولينش في عام 2002، النقاش حول الاتساق والتوافر الذي شكل عصر NoSQL؛ وجمعت الدراسات الاستقصائية مثل دراسة النزهي وزملائه عقودًا من أبحاث الاستعادة بالتراجع.
Debates
- الاتساق القوي مقابل الاتساق النهائي
- يبسط الاتساق القوي منطق التطبيق ولكنه يحد من التوافر ويزيد من زمن الوصول تحت الانقسامات؛ يزيد الاتساق النهائي من التوافر إلى أقصى حد على حساب كشف عدم الاتفاق المؤقت، ويعتمد الاختيار الصحيح على دلالات التطبيق.
Key figures
- Fred Schneider
- Leslie Lamport
- Eric Brewer
- Seth Gilbert
- Nancy Lynch
Related topics
Seminal works
- schneider1990
- gilbert2002
- elnozahy2002
Frequently asked questions
- هل يؤدي النسخ المتماثل دائمًا إلى تحسين الموثوقية؟
- فقط إذا تم الحفاظ على اتساق النسخ المتماثلة وفشلت بشكل مستقل. يمكن أن تتباعد النسخ المتماثلة غير المنسقة بشكل سيء وتقدم بيانات متضاربة، وتفشل الأعطال المترابطة (الطاقة المشتركة، أخطاء البرامج) في التغلب على التكرار، لذا يجب إقران النسخ المتماثل ببروتوكول الاتساق الصحيح.