CAP और सुसंगति मॉडल

सुसंगति मॉडल यह परिभाषित करते हैं कि एक प्रतिकृति प्रणाली (replicated system) मानों को वापस करने के बारे में क्या गारंटी देती है, और CAP प्रमेय उन गारंटियों में से कौन सी नेटवर्क विभाजन के तहत उपलब्धता के साथ सह-अस्तित्व में रह सकती है, इसकी सीमा निर्धारित करता है।

Definition

एक सुसंगति मॉडल एक प्रतिकृति डेटा स्टोर और उसके ग्राहकों के बीच एक अनुबंध है जो समवर्ती रीड और राइट के अनुमेय परिणामों को निर्दिष्ट करता है; CAP प्रमेय कहता है कि नेटवर्क विभाजन की उपस्थिति में एक वितरित डेटा स्टोर रैखिक सुसंगति और उपलब्धता दोनों प्रदान नहीं कर सकता है।

Scope

यह विषय औपचारिक सुसंगति मॉडल—रैखिकता (linearizability), अनुक्रमिक सुसंगति (sequential consistency), कारण सुसंगति (causal consistency), और अंतिम सुसंगति (eventual consistency)—और उनकी शक्ति के अनुसार क्रमबद्धता को शामिल करता है; CAP प्रमेय और उसका सटीक कथन और प्रमाण; और PACELC जैसे परिष्करण जो विभाजन की अनुपस्थिति में विलंबता-सुसंगति व्यापार-बंद (latency-consistency trade-off) को भी ध्यान में रखते हैं। यह प्रतिकृति प्रणाली की गारंटियों को निर्दिष्ट करने और उनकी तुलना करने के लिए शब्दावली प्रदान करता है।

Core questions

• रैखिकता, अनुक्रमिक, कारण और अंतिम सुसंगति शक्ति में कैसे भिन्न हैं?
• CAP प्रमेय वास्तव में क्या मना करता है, और क्या अनुमति देता है?
• जब कोई विभाजन नहीं होता है तो विलंबता संबंधी विचार सुसंगति व्यापार-बंद को कैसे परिष्कृत करते हैं?

Key theories

रैखिकता और अनुक्रमिक सुसंगति

रैखिकता के लिए आवश्यक है कि प्रत्येक ऑपरेशन अपनी आह्वान और प्रतिक्रिया के बीच किसी क्षण में परमाणु रूप से प्रभावी होता हुआ प्रतीत हो, जो वास्तविक समय के अनुरूप हो; अनुक्रमिक सुसंगति वास्तविक समय की आवश्यकता को छोड़ देती है, केवल प्रत्येक प्रक्रिया के क्रम का सम्मान करने वाले एक एकल वैध इंटरलीविंग की मांग करती है।

CAP प्रमेय

गिल्बर्ट और लिंच ने सिद्ध किया कि कोई भी प्रतिकृति डेटा स्टोर रैखिक सुसंगति और उपलब्धता दोनों की गारंटी नहीं दे सकता है जब नेटवर्क प्रतिकृतियों के बीच संदेशों को छोड़ सकता है, जिससे विभाजन के दौरान एक विकल्प चुनने के लिए मजबूर होना पड़ता है।

PACELC परिष्करण

PACELC CAP का विस्तार करता है यह ध्यान में रखते हुए कि विभाजन के बिना भी एक प्रणाली विलंबता के बदले सुसंगति का व्यापार करती है, इसलिए डिज़ाइनों को विभाजन के दौरान और सामान्य संचालन में उनके व्यवहार से चिह्नित किया जाता है।

Clinical relevance

प्रत्येक वितरित डेटाबेस और भंडारण सेवा को एक सुसंगति मॉडल घोषित करना होगा, और CAP और PACELC व्यापार-बंद बताते हैं कि कुछ प्रणालियाँ उपलब्धता को प्राथमिकता क्यों देती हैं जबकि अन्य सुसंगति को प्राथमिकता देती हैं; उन्हें समझना डेटा अवसंरचना (data infrastructure) को चुनने और संचालित करने के लिए आवश्यक है।

History

लैम्पर्ट ने 1979 में अनुक्रमिक सुसंगति को परिभाषित किया और हर्लिही और विंग ने 1990 में रैखिकता को औपचारिक रूप दिया; ब्रेवर ने 2000 में CAP व्यापार-बंद का अनुमान लगाया, गिल्बर्ट और लिंच ने इसे 2002 में सिद्ध किया, और अबादी के 2012 के PACELC पुनर्गठन ने स्पष्ट किया कि विलंबता, न केवल विभाजन, सुसंगति विकल्पों को संचालित करती है।

Debates

क्या CAP की अक्सर गलत व्याख्या की जाती है?

CAP को अक्सर 'तीन में से दो चुनें' के रूप में संक्षेपित किया जाता है, लेकिन सटीक परिणाम केवल विभाजन के दौरान एक सुसंगति-उपलब्धता विकल्प को मजबूर करता है; आलोचकों का तर्क है कि यह अतिसरलीकरण PACELC द्वारा कैप्चर किए गए अधिक प्रासंगिक रोजमर्रा के विलंबता-सुसंगति व्यापार-बंद को अस्पष्ट करता है।

Key figures

• Eric Brewer
• Seth Gilbert
• Nancy Lynch
• Maurice Herlihy
• Jeannette Wing
• Leslie Lamport

Seminal works

• gilbert2002
• herlihy1990
• lamport1979

Frequently asked questions

क्या CAP का मतलब है कि एक प्रणाली में केवल सुसंगति, उपलब्धता और विभाजन सहिष्णुता में से दो ही हो सकते हैं?

बिल्कुल नहीं। विभाजन नेटवर्क की एक वास्तविकता है, न कि एक डिज़ाइन विकल्प, इसलिए वास्तविक निर्णय यह है कि विभाजन के दौरान क्या करना है: उपलब्ध रहने के लिए मजबूत सुसंगति का त्याग करें, या सुसंगत रहने के लिए उपलब्धता का त्याग करें। जब कोई विभाजन नहीं होता है, तो एक प्रणाली सुसंगत और उपलब्ध दोनों हो सकती है।