CAP प्रमेय एक सरल, सुलभ भाषा में

यह पाठ वितरित प्रणालियों और उनके निर्माण पर मौजूदा प्रतिबंधों के विषय पर कौशिक शतपदी द्वारा किए गए अद्भुत पोस्ट का एक मुफ्त अनुवाद है।

वितरित प्रणालियों को विकसित करते समय, आप अक्सर सीएपी प्रमेय के संदर्भ सुनेंगे। आइए इसे एक ऐसी स्थिति के माध्यम से समझने की कोशिश करें जो वास्तविक जीवन में उत्पन्न हो सकती है।

भाग संख्या 1: एक नई सेवा का विचार - "कॉल, आई रिमाइंड!"

कल, जब आपके पति या पत्नी ने एक बार फिर इस तथ्य की सराहना की कि आपने उनके जन्मदिन को याद किया और एक भव्य उपहार दिया, तो मेरे दिमाग में एक मजेदार विचार आया। "हम्म, लेकिन लोग हमेशा सब कुछ भूल जाते हैं।" और आपके पास बस एक शानदार स्मृति है! एक नई सेवा क्यों न बनाएं जो आपकी प्रतिभा को पूरी तरह से प्रकट करे? इस विचार के प्रत्येक विचार के साथ, आप इसे अधिक से अधिक पसंद करते हैं। आप पहले से ही एक विज्ञापन के साथ आए हैं जो एक समाचार पत्र में छपा हो सकता है:

"बुलाओ, मुझे याद दिलाने दो" - कभी मत भूलो, भले ही आपको याद न हो कि आप क्या भूल गए थे!
बुरा लग रहा है क्योंकि आप कुछ भूल गए? चिंता मत करो। बस एक फोन कॉल दूर करने में मदद करें!
यदि आपको कुछ याद रखने की आवश्यकता है, तो हमें कॉल करें और हमें बताएं! चलो हमें कॉल करें और अपने बॉस को फोन नंबर बताएं। उसके बारे में भूल जाओ। जब आपको उसे याद रखने की आवश्यकता हो, तो वापस बुलाएं और हम आपको निश्चित रूप से याद दिलाएंगे।
प्रति कॉल केवल 3 रूबल।

आपकी सेवा के लिए एक विशिष्ट कॉल इस तरह दिखेगा:

• ग्राहक: - हैलो, क्या आप मेरे पड़ोसी का जन्मदिन याद रख सकते हैं?
• आप: - बेशक, कौन सी संख्या?
• ग्राहक: - जनवरी का दूसरा।
• आप: - (नोटबुक में तारीख लिखें) बस इतना ही है, इसे लिख लें । हमें कभी भी कॉल करें आपको कुछ चाहिए।
• ग्राहक: - वैसे, मेरे मन में यह विचार आया कि उसे रेडियो-नियंत्रित हेलीकॉप्टर देना चाहिए, उसे ऐसी चीजें बहुत पसंद हैं!
• आप: - एक महान उपहार विचार, हम निश्चित रूप से आपको इसकी याद दिलाएंगे।
• ग्राहक: - धन्यवाद!
• आप: - हमेशा कृपया, आपके खाते से 3 रूबल वापस ले लिए गए हैं।

कई महीने बीत गए ...

• ग्राहक: - हाय, मुझे लगता है कि मैं कुछ भूल गया ...
• आप: - शुभ दोपहर, निश्चित रूप से, कुछ सेकंड ... (हम नोटबुक में ग्राहक के पेज की तलाश कर रहे हैं)
• आप: - प्रतीक्षा के लिए धन्यवाद। एक हफ्ते बाद, आपके पड़ोसी का जन्मदिन, उसे बधाई देना और किसी हेलीकॉप्टर का रेडियो नियंत्रित मॉडल देना न भूलें।
• ग्राहक: - बिल्कुल, बहुत बहुत धन्यवाद! और उपहार सुपर है, तो आपने अनुमान लगाया?
• आप: हम हमेशा मदद करने के लिए खुश हैं, आपके खाते से 3 रूबल वापस ले लिए गए हैं।

भाग 2: व्यवसाय बढ़ रहा है

हुर्रे, यह बंद है! आपका विचार उतना ही सरल है जितना प्रभावी। सेवा शूट करती है, आपको हर दिन सैकड़ों ऑर्डर मिलते हैं।
सबकुछ ठीक हो जाएगा, लेकिन एक समस्या थी: अधिक से अधिक ग्राहक आपके साथ बात करने के लिए लाइन में इंतजार कर रहे हैं। कुछ खड़े नहीं होते और बस लटकते रहते हैं। इसके अलावा: जब आप बीमार पड़ गए और काम नहीं कर पाए, तो पूरा दिन का कारोबार और सारा राजस्व गायब हो गया। और यह उन असंतुष्ट ग्राहकों का उल्लेख नहीं करना है जिन्होंने सूचना प्राप्त करने का अवसर खो दिया है। हल किया गया - यह विस्तार करने का समय है! जीवनसाथी की मदद लें।
तो योजना सरल है:

• हम आपको और उनकी पत्नी को एक अतिरिक्त टेलीफोन द्वारा सौंप देते हैं।
• ग्राहक एक ही नंबर पर कॉल करना जारी रखते हैं: कई नंबर याद रखने की आवश्यकता नहीं है।
• PBX ग्राहक को उन कॉल पर पुनर्निर्देशित करता है जो वर्तमान में निःशुल्क हैं।

आप इस विचार से बहुत उत्साहित हैं, क्योंकि:

1. आप दो बार कई ग्राहकों की सेवा कर सकते हैं।
2. यहां तक ​​कि अगर कोई बीमार हो जाता है और काम नहीं कर सकता है, तो सेवा बंद नहीं होती है और काम करना जारी रखता है।

बहुत बढ़िया! यह एक वितरित प्रणाली है! और क्यों ये सभी लोग सॉफ्टवेयर को वितरित सिस्टम के बारे में इतना शोर कर रहे हैं, यह अभी भी इतना आसान है!
सब कुछ योजना के अनुसार होता है, इससे पहले ...

भाग 3: पहली विफलता

नई प्रणाली की शुरुआत के दो दिन बाद, आपको अपने नियमित ग्राहक इवान एंड्रीविच का फोन आता है:

• इवान: - शुभ दोपहर।
• आप: - नमस्कार, "बुलाओ, मुझे याद दिलाने दो!", हम आपकी कैसे मदद कर सकते हैं?
• इवान: - मुझे याद दिलाएं, कृपया, मैं वहाँ कुछ भी नहीं भूल गया?
• आप: - एक सेकंड के लिए ... (नोटबुक में देखें, लेकिन इवान एंड्रीविच के पेज पर याद करने लायक कुछ भी नहीं है)
• आप: - नहीं, सब कुछ ठीक है, आप कुछ भी नहीं भूल गए हैं, इवान एंड्रीविच!
• इवान: - महान, बहुत बहुत धन्यवाद।

एक दिन बाद, इवान एंड्रीविच ने आपको फिर से फोन किया:

• इवान: - आपने मुझे बहुत निराश किया है, आपके पास एक भयानक सेवा है। मेरे पास महत्वपूर्ण मामलों में न्यूयॉर्क की व्यावसायिक यात्रा थी, और मैं विमान से चूक गया। और सबसे महत्वपूर्ण बात, मैंने आपको याद दिलाने के लिए कहा, लेकिन नहीं, आपने झूठ बोला था। मैं बहुत गुस्से में हूं। (बीप)
• आप: - लेकिन कैसे ...

यह कैसे भी हो सकता है? शायद इवान एंड्रीविच ने सिर्फ झूठ बोला था? आप सोचते हैं कि क्या हुआ, और एक विचार आपके सिर पर हमला करता है। शायद इवान एंड्रीविच ने आपकी पत्नी को बुलाया? आप उसकी नोटबुक पाते हैं, और ओह हाँ, जैसा कि आप उम्मीद करते हैं, इवान एंड्रीविच के पृष्ठ पर संकेत दिया कि वह कल न्यूयॉर्क के लिए रवाना होने वाला था।

आपकी प्रतीत होती सुंदर योजना में क्या ही भयंकर दोष है! आपकी वितरित प्रणाली सुसंगत नहीं है! हमेशा एक मौका होता है कि ग्राहक आपको या आपकी पत्नी को कुछ बताएगा, और अगली कॉल उसे किसी अन्य व्यक्ति को मिलेगी जो नवीनतम परिवर्तनों से अवगत नहीं होगा।

भाग 4: संगति समस्या का समाधान

आपके प्रतियोगी सुरक्षित रूप से खराब सेवा को नजरअंदाज कर सकते हैं, लेकिन आप निश्चित रूप से अपने ग्राहकों और प्रतिष्ठा की परवाह करते हैं। जब आपकी पत्नी सो रही थी, तो समस्या आपको परेशान नहीं करती थी, आप पूरी रात सोच-विचार कर बिताते थे। बिंगो! जब पत्नी जागती है, उसी क्षण आप उससे नई योजनाओं के बारे में बात करते हैं:

• जब कोई ग्राहक आपको बुलाता है और कुछ याद रखना चाहता है, तो "धन्यवाद, हमने सब कुछ लिखा है" कहने से पहले, आप किसी अन्य व्यक्ति को कॉल करते हैं और परिवर्तनों की रिपोर्ट करते हैं।
• इस प्रकार, आप दोनों ने सभी नवीनतम अपडेट रिकॉर्ड किए हैं।
• जब कोई ग्राहक खुद को कुछ याद दिलाने के लिए फोन करता है, तो आपको अपने जीवनसाथी को फोन करने की आवश्यकता नहीं है - आपके पास हमेशा आपके लिए सभी सही और प्रासंगिक जानकारी होती है।

आप एकमात्र समस्या को नोटिस करते हैं - आप समानांतर में काम नहीं कर सकते। जब भी कोई सहकर्मी आपको सिंक्रनाइज़ेशन के लिए कॉल करता है, तो आप ग्राहक कॉल का जवाब नहीं दे सकते - आप व्यस्त रहेंगे। लेकिन यह इतना डरावना नहीं है, क्योंकि अधिकांश कॉल कुछ (खोज) को याद दिलाने के अनुरोध के साथ आते हैं, और कुछ को याद नहीं करने के लिए (अपडेट)।
मुख्य बात यह है कि ग्राहक को हर कीमत पर सही उत्तर देना है।
"उत्कृष्ट," आपका जीवनसाथी आपको बताता है, "हालांकि, एक और अंतराल है जिसके बारे में आपने नहीं सोचा था। क्या होगा अगर एक दिन कोई काम पर न जा सके? फिर हम याद रखने के लिए एक भी अनुरोध स्वीकार नहीं कर पाएंगे, क्योंकि दूसरा व्यक्ति अपनी नोटबुक में परिवर्तन नहीं लिख पाएगा। यह, भाई, हमें एक एक्सेसिबिलिटी की समस्या है, क्योंकि, उदाहरण के लिए, अगर कोई अपडेट रिक्वेस्ट मेरे पास आती है, तो मैं क्लाइंट की कॉल पूरी नहीं कर सकता: भले ही मैंने अपनी नोटबुक में परिवर्तन लिख दिया हो, लेकिन मैं उन्हें आपके पास नहीं लिख पा रहा हूँ। इस प्रकार, मैं ग्राहक को अलविदा नहीं कह सकता हूँ! "

भाग 5: शानदार आइडिया आपको आता है

आपने पहले ही महसूस कर लिया है कि वितरित सिस्टम उतने सरल क्यों नहीं हैं जितना आपने सोचा था। क्या ऐसे समाधान के साथ आना मुश्किल है जो "सुलभ और सहमत" दोनों होगा? किसी ने आत्मसमर्पण किया हो सकता है, लेकिन आपने नहीं! आपके प्रतियोगी इस बारे में सपने नहीं देखते थे कि आप क्या लेकर आए हैं। एक बार फिर, आप अधीरता से अपनी पत्नी को जगाते हैं ...
"देखो, यह हमें सुलभता और निरंतरता की आवश्यकता है।" योजना लगभग पिछली बार की तरह ही है, लेकिन महत्वपूर्ण बदलावों के साथ:

• जब कोई ग्राहक आपको कॉल करता है और कुछ याद रखना चाहता है, तो "धन्यवाद, हमने सब कुछ लिखा है" कहने से पहले, आप यह देखने के लिए देखें कि क्या कोई सहकर्मी उपलब्ध है और, यदि उपलब्ध हो , तो किसी अन्य व्यक्ति को कॉल करें और परिवर्तनों की रिपोर्ट करें।
• यदि कोई सहकर्मी उपलब्ध नहीं है, तो आप नए अपडेट के बारे में जानकारी के साथ एक ई-मेल लिखते हैं।
• सबसे पहले, काम से आपकी अनुपस्थिति के बाद, आप या आपके पति या पत्नी आपके मेल की जांच करते हैं और कॉल प्राप्त करने से पहले परिवर्तन लिखते हैं।

शानदार! आपको परिणामी समाधान में एक भी दोष नहीं मिल सकता है। अब "कॉल करें, मुझे याद दिलाने दो" एक साथ उपलब्ध है और लगातार सेवा है।

भाग 6: पति-पत्नी कभी-कभी झगड़ा करते हैं

उस दिन सब कुछ पहले से ठीक लग रहा है। आपका सिस्टम सुसंगत है। सब कुछ काम करता है, भले ही आप में से कोई एक काम पर न जा सके। लेकिन अगर आप दोनों काम पर आते हैं तो क्या होता है, लेकिन आप में से एक दूसरे की जानकारी को अपडेट नहीं कर सकता है? याद रखें कि आपने अपनी पत्नी को एक और शानदार प्रलाप के साथ कैसे जगाया? क्या होगा यदि आपकी पत्नी कॉल प्राप्त करने का निर्णय लेती है, लेकिन आपसे बहुत नाराज है और पूरे दिन आपसे बात नहीं करने का फैसला करती है? आपका पूरा व्यवसाय फिर से एक कद्दू में बदल जाएगा! आपका विचार अभी भी इसकी स्थिरता और पहुंच के लिए अच्छा है, लेकिन यह संचार के अलगाव के लिए बहुत संवेदनशील है! बेशक, आप झगड़े में रहते हुए एक भी कॉल स्वीकार नहीं कर सकते हैं, लेकिन फिर आपका सिस्टम इस समय अनुपलब्ध रहेगा ...

भाग 7: निष्कर्ष

तो, चलो अब CAP प्रमेय पर एक नज़र डालते हैं। यह तर्क दिया जाता है कि वितरित प्रणाली विकसित करते समय, आप एक ही समय में तीन गुण प्राप्त नहीं कर सकते हैं: नेटवर्क साझाकरण के लिए पहुंच, संगति और सहिष्णुता। आप केवल दो को चुन सकते हैं:

• संगति - आपके ग्राहक, जो एक बार सूचना के साथ अपडेट हो जाते हैं, हमेशा बाद के अनुरोध पर सबसे अधिक वर्तमान डेटा प्राप्त कर सकते हैं। और कोई फर्क नहीं पड़ता कि वे कितनी जल्दी आपको वापस बुलाते हैं।
• उपलब्धता - "कॉल, आई रिमाइंड यू" हमेशा कॉल्स के लिए उपलब्ध होता है जब कम से कम एक कर्मचारी काम पर आया हो।
• नेटवर्क साझा करने के लिए सहिष्णुता। ( विभाजन सहिष्णुता ) "कॉल, आई रिमाइंड यू" हमेशा सही ढंग से काम करता है, भले ही आपने अपनी पत्नी के साथ संपर्क खो दिया हो।

बोनस: हम एक कूरियर की मदद से समय के साथ उपलब्धता पर पहुंचते हैं।

यहाँ इसके बारे में सोचने का एक और कारण है। आप एक कूरियर किराए पर ले सकते हैं। वह आपके जीवनसाथी या नोटबुक को उस समय अपडेट करेगा जब दूसरी पुस्तक की जानकारी बदल गई हो। इस दृष्टिकोण का सबसे बड़ा लाभ यह है कि यह पृष्ठभूमि में काम कर सकता है और किसी व्यक्ति का अपडेट अपडेट करने के लिए किसी अन्य व्यक्ति को ब्लॉक नहीं करता है। इस प्रकार, कई NoSQL समाधान काम करते हैं, एक नोड स्थानीय रूप से खुद को अपडेट करता है और पृष्ठभूमि प्रक्रिया क्रमशः अन्य नोड्स को सिंक्रनाइज़ करती है। एकमात्र समस्या यह है कि थोड़ी देर के लिए स्थिरता खो जाती है। उदाहरण के लिए, एक ग्राहक आपकी पत्नी को कॉल करता है और जब तक कूरियर आपके पास नहीं पहुंचता, तब तक वह वापस कॉल करता है और आपके लिए लाइन पर पहुंच जाता है। जैसा कि आप देख सकते हैं, उसे एक असंबद्ध जवाब मिलेगा। लेकिन फिर भी, यह बहुत अच्छा विचार है अगर ऐसे मामले सीमित हैं। उदाहरण के लिए, हमारे ग्राहक भूलने की बीमारी से पीड़ित नहीं हैं और यह मत भूलो कि उन्होंने 5 मिनट पहले क्या सूचना दी थी।

मैंने आपको एक सरल, सुलभ भाषा में सीएपी प्रमेय और अंततः संगति की व्याख्या करने की कोशिश की। मैं आपके प्रश्नों, टिप्पणियों और टिप्पणियों को सहर्ष स्वीकार करूंगा।