Τι είναι το θεώρημα CAP;

Θεώρημα CAP (επίσης γνωστό και ως Θεώρημα Brewer) δηλώνει ότι σε ένα κατανεμημένο σύστημα υπολογιστών δεν είναι δυνατόν να διασφαλιστεί ταυτόχρονα:

• Συνεκτικότητα (Consistency): Όλοι οι κόμβοι βλέπουν τα ίδια δεδομένα την ίδια στιγμή. Κάθε λειτουργία ανάγνωσης λαμβάνει τα πιο πρόσφατα καταγεγραμμένα δεδομένα.
• Διαθεσιμότητα (Availability): Κάθε αίτημα λαμβάνει μια μη κενή απάντηση, ανεξάρτητα από την κατάσταση των άλλων κόμβων. Το σύστημα είναι πάντα διαθέσιμο για λειτουργίες ανάγνωσης και εγγραφής.
• Αντοχή σε διαχωρισμούς (Partition Tolerance): Το σύστημα συνεχίζει να λειτουργεί παρά την απώλεια επικοινωνίας μεταξύ των κόμβων (δικτυακοί διαχωρισμοί).

Σε συνθήκες δικτυακού διαχωρισμού ($P$), το σύστημα πρέπει να επιλέξει μεταξύ συνεκτικότητας ($C$) και διαθεσιμότητας ($A$).

• CA σύστημα: Υποθέτει την απουσία δικτυακών διαχωρισμών. Όταν αυτοί συμβαίνουν, το σύστημα γίνεται είτε μη προσβάσιμο είτε ασυνεπές. Παραδείγματα: κλασικές σχεσιακές βάσεις δεδομένων με συγχρονισμένη αναπαραγωγή σε τοπικό δίκτυο.
• CP σύστημα: Θυσιάζει τη διαθεσιμότητα υπέρ της συνεκτικότητας κατά τη διάρκεια δικτυακού διαχωρισμού. Αν ένας κόμβος δεν μπορεί να επικοινωνήσει με την πλειοψηφία, σταματά να απαντά στις αιτήσεις για να διασφαλίσει τη συνεκτικότητα των δεδομένων. Παραδείγματα: Zookeeper, etcd, κατανεμημένα συστήματα που χρησιμοποιούν πρωτόκολλα συναίνεσης όπως Paxos ή Raft.
• AP σύστημα: Θυσιάζει τη συνεκτικότητα υπέρ της διαθεσιμότητας κατά τη διάρκεια δικτυακού διαχωρισμού. Το σύστημα συνεχίζει να απαντά στις αιτήσεις, αλλά μπορεί να παρέχει παρωχημένα ή συγκρουόμενα δεδομένα. Η τελική συνεκτικότητα επιτυγχάνεται αργότερα. Παραδείγματα: DynamoDB, Cassandra, MongoDB (κατά προεπιλογή σε ορισμένες διαμορφώσεις).

Το θεώρημα CAP εφαρμόζεται σε κατανεμημένα συστήματα αποθήκευσης δεδομένων. Στα πραγματικά συστήματα, συχνά πρέπει να γίνουν συμβιβασμοί και να επιλεγεί το μοντέλο που ταιριάζει καλύτερα στις συγκεκριμένες απαιτήσεις της εφαρμογής.