क्या प्रतिकृति हमेशा विश्वसनीयता में सुधार करती है?

केवल तभी जब प्रतिकृतियाँ सुसंगत रखी जाती हैं और स्वतंत्र रूप से विफल होती हैं। खराब समन्वित प्रतिकृतियाँ भिन्न हो सकती हैं और परस्पर विरोधी डेटा प्रदान कर सकती हैं, और सहसंबद्ध विफलताएँ (साझा शक्ति, सॉफ्टवेयर बग) अतिरेक को विफल करती हैं, इसलिए प्रतिकृति को सही संगति प्रोटोकॉल के साथ जोड़ा जाना चाहिए।

दोष सहिष्णुता और प्रतिकृति

दोष सहिष्णुता और प्रतिकृति वे तकनीकें हैं जिनके द्वारा वितरित प्रणालियाँ अपने कुछ घटकों की विफलता के बावजूद सही सेवा प्रदान करना जारी रखती हैं।

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Definition

दोष सहिष्णुता किसी प्रणाली की कुछ घटकों में दोषों के बावजूद अपनी विशिष्टता को पूरा करते रहने की क्षमता है; प्रतिकृति—गणना या डेटा की कई प्रतियाँ बनाए रखना—इसे प्राप्त करने का मुख्य तंत्र है, जिसके लिए प्रतियों को उपयुक्त रूप से सुसंगत रखने के लिए प्रोटोकॉल की आवश्यकता होती है।

Scope

यह क्षेत्र दोष सहिष्णुता के आधार के रूप में अतिरेक (redundancy), विश्वसनीय सेवाएँ बनाने के लिए स्टेट-मशीन प्रतिकृति (state-machine replication) दृष्टिकोण, डेटा प्रतिकृति (data replication) और प्रतिकृत डेटा को नियंत्रित करने वाले संगति मॉडल (consistency models), CAP प्रमेय (CAP theorem) और विभाजनों (partitions) के तहत संगति-उपलब्धता व्यापार-बंद (consistency-availability trade-off), और चेकपॉइंटिंग (checkpointing) और लॉगिंग (logging) पर आधारित रोलबैक-रिकवरी (rollback-recovery) तकनीकों को शामिल करता है। यह सर्वसम्मति (consensus) और क्रमबद्धता (ordering) के सिद्धांत को भरोसेमंद प्रणालियों के निर्माण से जोड़ता है।

Sub-topics

Core questions

अतिरेक अविश्वसनीय घटकों को एक विश्वसनीय सेवा में कैसे बदलता है?
प्रतिकृतियों को कौन सी संगति बनाए रखनी चाहिए, और प्रत्येक स्तर की विलंबता और उपलब्धता में क्या लागत आती है?
जब नेटवर्क विभाजित हो सकता है तो मौलिक रूप से क्या गारंटी देना असंभव है?
विफलताओं के बाद एक प्रणाली एक सुसंगत स्थिति में कैसे ठीक हो सकती है?

Key theories

स्टेट-मशीन प्रतिकृति: एक नियतात्मक सेवा को समान प्रतिकृतियाँ चलाकर दोष-सहिष्णु बनाया जाता है जो आदेशों के एक ही अनुक्रम को एक ही क्रम में संसाधित करती हैं, ताकि जीवित प्रतिकृतियाँ दूसरों की विफलता को छिपा सकें।
CAP प्रमेय: जब नेटवर्क विभाजित हो सकता है, तो एक प्रतिकृत सेवा एक साथ मजबूत संगति और उपलब्धता की गारंटी नहीं दे सकती है; डिजाइनरों को यह चुनना होगा कि विभाजन के दौरान किसका त्याग करना है, एक व्यापार-बंद जिसे गिल्बर्ट और लिंच ने औपचारिक रूप दिया।
रोलबैक रिकवरी: समय-समय पर स्थिति को चेकपॉइंट करके और वैकल्पिक रूप से संदेशों को लॉग करके, एक प्रणाली विफल प्रक्रियाओं को एक सुसंगत रिकवरी लाइन पर वापस रोल कर सकती है और आगे फिर से चला सकती है, पूरे गणना को पुनरारंभ किए बिना ठीक हो सकती है।

Clinical relevance

प्रतिकृति और दोष सहिष्णुता ही क्लाउड स्टोरेज को टिकाऊ और सेवाओं को अत्यधिक उपलब्ध बनाते हैं; यहाँ अध्ययन किए गए संगति मॉडल और CAP व्यापार-बंद सीधे डेटाबेस, ऑब्जेक्ट स्टोर और समन्वय सेवाओं द्वारा प्रदान की जाने वाली गारंटियों को निर्धारित करते हैं जो उत्पादन में हर जगह उपयोग किए जाते हैं।

History

श्नाइडर के 1990 के ट्यूटोरियल ने प्रतिकृति के लिए स्टेट-मशीन दृष्टिकोण को संहिताबद्ध किया; ब्रेवर का CAP अनुमान (2000), जिसे 2002 में गिल्बर्ट और लिंच ने सिद्ध किया, ने संगति-उपलब्धता बहस को आकार दिया जिसने NoSQL युग को आकार दिया; और एल्नोज़ाही और सहयोगियों जैसे सर्वेक्षणों ने दशकों के रोलबैक-रिकवरी अनुसंधान को समेकित किया।

Debates

मजबूत बनाम अंतिम संगति: मजबूत संगति अनुप्रयोग तर्क को सरल बनाती है लेकिन उपलब्धता को सीमित करती है और विभाजनों के तहत विलंबता बढ़ाती है; अंतिम संगति अस्थायी असहमति को उजागर करने की लागत पर उपलब्धता को अधिकतम करती है, और सही चुनाव अनुप्रयोग शब्दार्थ पर निर्भर करता है।

Key figures

Fred Schneider
Leslie Lamport
Eric Brewer
Seth Gilbert
Nancy Lynch

Seminal works

schneider1990
gilbert2002
elnozahy2002

Frequently asked questions

क्या प्रतिकृति हमेशा विश्वसनीयता में सुधार करती है?: केवल तभी जब प्रतिकृतियाँ सुसंगत रखी जाती हैं और स्वतंत्र रूप से विफल होती हैं। खराब समन्वित प्रतिकृतियाँ भिन्न हो सकती हैं और परस्पर विरोधी डेटा प्रदान कर सकती हैं, और सहसंबद्ध विफलताएँ (साझा शक्ति, सॉफ्टवेयर बग) अतिरेक को विफल करती हैं, इसलिए प्रतिकृति को सही संगति प्रोटोकॉल के साथ जोड़ा जाना चाहिए।