konsistenssihaasteet

Konsistenssihaasteet kuvaavat vaikeutta ylläpitää järjestelmän tilan yhdenmukaisuutta hajautetuissa ympäristöissä. Kun data kopioidaan useisiin solmuihin tai kun useat prosessit muokkaavat samaa resurssia samanaikaisesti, eri osat järjestelmästä voivat näyttää tilan eri tavoin. Tämä ilmiö on yleinen hajautetuissa tietokannoissa, mikropalveluarkkitehtuureissa ja jaetuissa sovelluksissa, joissa viive, katkokset tai verkon tilapäinen epäjohdonmukaisuus voivat aiheuttaa tilan epäjohdonmukaisuutta.

Terminologiassa käsitellään erilaisia konsistenssimalleja. Vahva konsistenssi varmistaa, että jokainen luettu arvo vastaa tilan viimeisintä kirjoitusta. Eventual-consistency sallii aluksi epäjohdonmukaisuuksia, jotka lopulta korjaantuvat. CAP-teoreema osoittaa, että hajautetussa järjestelmässä on valittava kahden kolmesta ominaisuudesta: konsistenssi, saatavuus ja partition-toleranssi.

Haasteisiin vaikuttavat replikaatio, rinnakkaiset kirjoitukset, verkon katkokset sekä kellonaikojen epäyhteneväisyys. Näistä seuraa lukemien viiveitä, tilakohtaisia eroavaisuuksia ja konflikteja, joissa samaa dataa voi esiintyä useampana arvona. Ratkaisuissa käytetään erilaisia keinoja, kuten konfliktinratkaisumenetelmiä, versionhallintaa, vektorkelloja ja CRDT-tekniikoita.

Järjestelmät voivat tarjota mukautettavia konsistenssitasoja sekä erilaisia koordinointipolkuja. Paxos- ja Raftin kaltaiset konsensusalgoritmit varmistavat vahvan konsistenssin, kun taas CRDT:t ja vektorkellot mahdollistavat ristiriitojen automaattisen ratkaisemisen ilman täydellistä synkronointia. Käytännössä järjestelmät hyödyntävät myös read repair, write repair sekä idempotenttejä operaatioita. Oikea taso riippuu sovelluksesta, käyttäjien odotuksista ja suorituskykyvaatimuksista.