نظرية CAP: ما هي وماذا تعني لك

في الحوسبة ، تنص نظرية CAP ، المعروفة أيضًا باسم نظرية Brewer ، على أنه من المستحيل أن يوفر مخزن البيانات الموزع في وقت واحد أكثر من اثنين من الضمانات الثلاثة التالية: الاتساق: تتلقى كل قراءة أحدث كتابة أو خطأ توافر: يتلقى كل طلب استجابة (بدون أخطاء) - دون ضمان احتوائه على أحدث تفاوت في قسم الكتابة: يستمر النظام في العمل على الرغم من إسقاط عدد عشوائي من الرسائل (أو تأخيرها) من قبل الشبكة بين العقد. تنص نظرية CAP على أن مخزن البيانات الموزعة يمكن أن يوفر فقط اثنين من الضمانات الثلاثة التالية: الاتساق أو التوفر أو تفاوت القسم.

وفقًا لنظرية CAP ، فإن مصممي النظام على دراية بالمقايضات في تصميم أنظمة البيانات المشتركة المتصلة بالشبكة. يناقش هذا الكتاب أساسيات قواعد بيانات NoSQL من حيث المتطلبات. وفقًا لنظرية CAP ، فإننا مقيدون بثلثي الضمانات الثلاثة لقاعدة البيانات: الاتساق والتوافر وتحمل القسم. القسم هو فاصل اتصال في نظام موزع بين العقد. إذا لم تتمكن العقدة من تلقي أي رسائل من عقدة أخرى داخل النظام ، فسيتم تقسيمها بين العقدتين. بمجرد أن يلتئم القسم ، يمكن للأنظمة الموزعة التي تضمن تحمل التقسيم أن تعود بأمان إلى حالتها السابقة. يجب أن يأخذ المصممون في الاعتبار نظرية CAP أثناء تصميم أو اختيار قاعدة بيانات موزعة.

تعرف نظرية CAP النظامين في MongoDB على أنهما CP و AP. تقدم نظرية CAP رؤية مبسطة للأنظمة الموزعة اليوم مثل MongoDB و Cassandra. تسمح العمليات العادية بالتوافر والاتساق المرنين ، فضلاً عن القدرة على تلبية متطلبات محددة.

نظرية CAP (CP) هي نظرية رياضية يمكن دراسة تطبيقها باستخدام MongoDB والتطبيقات المماثلة الأخرى. يتم استخدامه بشكل متكرر في تطبيقات الوقت الفعلي للتشغيل في مواقع متعددة وللتعامل مع كميات كبيرة من البيانات. تنص نظرية CAP على أن MongoDB هو مخزن بيانات CP يدير أقسام الشبكة من خلال الحفاظ على التناسق مع الإضرار بالتوافر أيضًا.

ما هي نظرية القبعة في Nosql؟

عندما يتعلق الأمر بـ NoSQL ، لا يمكن تحقيق الاتساق والتوافر العالي بالتزامن. ذكر بروير هذا في نظرية CAP في المقام الأول. تنص نظرية CAP أو نظرية Eric Brewers على أن قاعدة البيانات يمكنها فقط تحقيق اثنين من ثلاثة ضمانات: الاتساق والتوافر والاتساق.

تتكون نظرية CAP من ثلاثة مكونات عندما يتعلق الأمر بتخزين البيانات الموزعة. تؤدي العمليات العادية إلى تنفيذ جميع الوظائف الثلاث بواسطة مخزن البيانات الخاص بك. ومع ذلك ، وفقًا لنظرية CAP ، عندما تواجه قاعدة البيانات الموزعة صعوبات في الشبكة ، يمكنك توفير الاتساق أو التوفر. النتيجة حقيبة مختلطة. حقيقة أن نوع قاعدة البيانات ، مثل NoSQL أو غير الموجهة ، يمكن أن يدعم التوافر العالي أو الاتساق العالي هو عامل مهم يجب مراعاته عند اختيار واحد. عندما يجب إرجاع البيانات بطريقة دقيقة ، فمن الأهمية بمكان استخدام قواعد بيانات متسقة. يجب أن تعيد التطبيقات المصرفية القيمة الدقيقة لمعلومات المستخدم في أسرع وقت ممكن.

يمكن استخدام قاعدة بيانات التوافر إذا كانت الخدمة أكثر أهمية من المعلومات. يمكن لشركات التجارة الإلكترونية إظهار مدى توفر قاعدة البيانات بدرجة عالية من خلال استخدامها. يمكن للمستخدم تغيير المقبض في قواعد البيانات مثل Cosmos أو Cassandra للإشارة إلى ما إذا كان يفضل الاستقرار أو التوفر.

بمعنى آخر ، حتى في حالة وجود قسم ، يتم الاحتفاظ بجميع البيانات المخزنة بمعنى CAP. في CAP ، لا يوجد اتساق في أنظمة النسخ الاحتياطي للبيانات المخصصة فقط لقسم واحد.
وهذا يعني أنه حتى في حالة عدم توفر بعض العقد ، يمكن للنظام الحفاظ على الخدمة لعملائه. لا يتوافق مع CAP لتشغيل نظام يسمح بالتسامح مع التقسيم ولكنه لا يحتفظ بالبيانات.
في نظام موزع مع تكرار البيانات ، لا يوجد ضمان بأن الخصائص الثلاثة المرغوبة - الاتساق والتوافر وتحمل القسم - سيتم الحفاظ عليها في نفس الوقت. على الرغم من عدم توفر العقد المقسمة دائمًا ، لا يزال بإمكان العقد في CAP القراءة والكتابة. إن النظام الذي يحافظ على بعض وليس كل عقده قادرة على القراءة والكتابة غير متوفر بمعنى CAP ، بغض النظر عما إذا كان يظل متاحًا للعملاء ويلبي اتفاقيات مستوى الخدمة الخاصة به.
يشير إحساس CAP إلى أنه حتى في حالة حدوث قسم ، يتم الاحتفاظ بجميع البيانات على المضيف.

نظرية القبعة: هل هي مشكلة؟

اعتمادًا على الطريقة التي تنظر بها إلى الأمر ، قد يكون من الصعب اتخاذه. يمكن إزالة نظرية CAP من تطبيق ويب حيث يكون التوافر وقابلية التوسع أكثر أهمية من الاتساق عند توزيع نظام قاعدة البيانات الأساسي.

هل يتبع Nosql نظرية كاب؟

لا توجد إجابة محددة لهذا السؤال لأنه يعتمد على كيفية تفسيرك لنظرية CAP. يجادل بعض الأشخاص بأن قواعد بيانات nosql لا تتبع نظرية CAP لأنها لا تضمن الاتساق ، بينما يجادل آخرون بأن قواعد بيانات nosql تتبع نظرية CAP لأنها لا تضمن التوافر.

ما هو مثال Cap Theorem؟

نظرية CAP هي نظرية في علوم الكمبيوتر تنص على أنه من المستحيل أن يوفر نظام الكمبيوتر الموزع في وقت واحد أكثر من اثنين من الضمانات الثلاثة التالية:
1. الاتساق: تتلقى كل قراءة أحدث كتابة أو خطأ
2. التوفر: يتلقى كل طلب استجابة (بدون أخطاء) - دون ضمان احتوائه على أحدث كتابة
3. التسامح مع التقسيم: يستمر النظام في العمل على الرغم من إسقاط (أو تأخير) عدد عشوائي من الرسائل من قبل الشبكة بين العقد
بمعنى آخر ، تنص نظرية CAP على أنه من المستحيل أن يكون النظام الموزع متسقًا ومتاحًا في حالة وجود قسم للشبكة.

عند تصميم تطبيق سحابي ، تكون جميع التطبيقات السحابية أنظمة موزعة ، لذا فإن تعلم نظرية CAP ضروري. يعني اتساق CAP أن جميع العملاء ، بغض النظر عن العقد المتصلة ، يتلقون نفس البيانات. يعني تسامح القسم في الكتلة أنه حتى إذا فشلت بعض اتصالات العقدة ، فلن يتم تعطيل الكتلة. لا تعتبر قاعدة بيانات NoSQL قاعدة بيانات CA بموجب نظرية CAP. توفر قواعد بيانات CA التناسق والتوافر ، لكنها لا تضمن التسامح مع الخطأ إذا كانت أي عقدتين داخل النظام بها خرائط أقسام منفصلة. تتضمن قواعد بيانات AP CouchDB و Cassandra و ScyllaDB. وفقًا لنظرية CAP ، فإن قاعدة بيانات CA الموزعة ممكنة من الناحية النظرية ، لكنها غير متوفرة حاليًا.

تعتبر قاعدة بيانات NoSQL نظام AP من حيث أنها تتمتع بالتوافر والتسامح في التقسيم على حساب الاتساق. تضيف قاعدة البيانات الموزعة ، مثل PACELC ، الكمون والاتساق إلى الأنظمة الموزعة بالإضافة إلى زمن الوصول والاتساق. مع وضع الأداء في الاعتبار ، هل من الممكن الوفاء بهذا الوعد دون المساومة في المجالات الحرجة الأخرى؟ ScyllaDB هو نظام متاح للغاية ومتسامح مع التقسيم وزمن انتقال منخفض يمكن تهيئته بعدة طرق. لا توفر نظرية CAP التقليدية زمن انتقال أو أداء. باعتبارها تطبيقات سحابية أصلية ، فإنها تتطلب وقت استجابة منخفضًا يمكن التنبؤ به وتوافرًا عاليًا. يتفوق CylonDB على قواعد بيانات NewSQL الموزعة مثل CockroachDB بهامش عريض.

عدم تناسق البيانات هو السبب الوحيد لقضايا توفر الخدمة التي تحاول نظرية CAP معالجتها. علاوة على ذلك ، يمكن أن تتسبب عوامل أخرى مثل فشل الأجهزة أو الخطأ البشري في عدم توفر البيانات. تنص نظرية CAP ، وهي نظرية تصميم قاعدة بيانات معروفة ، على أنه لا يمكن تقسيم أي مخزن بيانات بكل خصائص الاستقرار والتوافر وتحمل القسم. من الممكن أن تحقق الشركة كلاً من الاتساق والتوافر ، لكن هذا ليس ممكنًا دائمًا. اقترح الدكتور محمد هاشم والدكتور أمنون شاشوا النظرية في ورقة بعنوان "تحقيق الاتساق والتوافر والتسامح في التقسيم في مخازن البيانات". تعالج النظرية عدم تناسق البيانات باعتباره السبب الوحيد لمشاكل الإتاحة من خلال معالجة المفاضلات بين هذه الخصائص الثلاثة. من المعروف أن النظرية لا تتناول جميع أسباب عدم التوفر أو الحلول لها. نتيجة لذلك ، من الأهمية بمكان فهم جميع أسباب عدم التوفر وتحديد الحلول لتلك المشكلات وتطويرها. نتيجة لذلك ، يمكن استخدام مستودع البيانات للمساعدة في هذا المسعى. يمكنك استخدام مستودع البيانات لفهم ومعالجة أي تناقضات بين بياناتك وبياناتك بشكل أفضل.

نظرية القبعة

إذا كان طلبك يجب أن يكون متسقًا ، فيجب أن يكون متاحًا. إذا كان تطبيقك يتطلب توفرًا متكررًا ، فيجب أن يكون مستعدًا لقبول حد التقسيم. أخيرًا ، إذا كان التطبيق الخاص بك يحتاج إلى تسامح في القسم ، فيجب التضحية بالاتساق.
إذا أدى أحد أقسام الشبكة إلى فقدان البيانات المخزنة على نظير واحد ، فإن نظرية CAP تنص على أن الحد الأقصى لمقدار البيانات التي يمكن تخزينها على نظير واحد محدود.

مثال Cap Theorem Nosql

تعالج إحدى العقدة الأساسية عمليات الكتابة الخاصة بـ MongoDB. في حالة عدم وجود عقدة أساسية ، يجب على النظام استبدالها ، وأثناء قيامه بذلك ، يمنع النظام العملاء من الكتابة إليها حتى تصبح العقدة الأساسية متاحة.

إيجابيات وسلبيات قواعد بيانات Nosql الهجينة

تتمتع قواعد بيانات SPO بميزة توفير الاتساق بدلاً من التوافر. من ناحية أخرى ، تندرج قاعدة بيانات NoSQL المختلطة في الفئة الثانية من قواعد بيانات NoSQL التي لا تتناسب بدقة مع أي من هذه الفئات. يتم دمج قواعد بيانات CP و SPO في قواعد البيانات هذه ، والتي تحتوي على بيانات CP و SPO. جعل أفضل ما في العالمين قواعد بيانات NoSQL المختلطة خيارًا شائعًا بشكل متزايد. فهي تقلل من مخاطر عدم تناسق البيانات وفقدان البيانات بسبب سهولة صيانتها وتوافرها.

نظرية الغطاء في Blockchain

تنص نظرية CAP ، المعروفة أيضًا باسم نظرية Brewer ، على أنه من المستحيل أن يوفر النظام الموزع في وقت واحد أكثر من اثنين من الضمانات الثلاثة التالية:
- الاتساق (جميع العقد ترى نفس البيانات في نفس الوقت)
- التوفر (كل طلب يتلقى استجابة)
- تحمل التقسيم (يستمر النظام في العمل حتى إذا فشلت بعض العقد)
في نظام blockchain ، يتم توزيع العقد وتكرار البيانات عبر جميع العقد. لذلك تنطبق نظرية CAP على أنظمة blockchain.

وفقًا لنظرية CAP ، لا يمكن لمخازن البيانات الموزعة (مثل شبكة blockchain) توفير أكثر من ضمانين: الاتساق والتوافر. حتى إذا لم تتمكن الشبكة من ضمان تحديثها بسبب قسم الشبكة (العقد الفاشلة) ، فسيتم الرد على كل طلب. عند إرسال Bitcoin ، ليس من المؤكد ما إذا كان سيتم قبول المعاملة أم لا. سيتم تشكيل كتلة في غضون خمس دقائق بعد إدخال الصفقة. إذا انتظرت وقتًا طويلاً ، فسيتم نقل معاملتك إلى كتلة أخرى ، وستبدأ الكتل المحيطة بها في التراكم. لم يكن هناك أي معاملة تم إبطالها بعد أكثر من خمس ساعات من اكتمالها.

قد يكون هناك تعطل في الشبكة ، ولكن لا يوجد ما يشير إلى أن هذا يتسبب في عدم الاتساق أو التوفر. وفقًا لنظرية CAP ، وهي نظرية كمبيوتر نظرية ، يمكن تحقيق ذلك. نظرًا لأنه يسمح لأهم وظيفتين لقاعدة البيانات الموزعة بالتعايش ، فإن الاتساق والتوافر هما الوظيفتان الوحيدتان اللتان يمكن أن تتعايشا. بناءً على حالة الاستخدام المحددة لنظامنا ، يمكننا استبدال الوظيفتين المتاحتين.
على سبيل المثال ، إذا احتجنا إلى نظام للاستجابة لحريق ، فيمكننا اختيار التوافر على الاتساق. ومن هذا المنطلق ، نعلم أنه يجب توفير النظام في حالة نشوب حريق ، حتى لو كانت بعض المعلومات لا تزال مفقودة. نفضل أن يكون لدينا نظام متسق أكثر من نظام متاح. نحن نعلم هذا لأننا نعلم أن المستخدمين يحتاجون إلى الوصول إلى نفس البيانات بغض النظر عن فشل الشبكة.
تتطلب نظرية CAP فهماً شاملاً لأنظمة البيانات المشتركة المتصلة بالشبكة من أجل تصميمها. في هذه الحالة ، يمكننا استخدامه لإجراء مفاضلات بين الوظائف الثلاث ولتكييف النظام وفقًا للاحتياجات المحددة للمستخدمين.

The Cap Theorem: لماذا لا تزال ذات صلة حتى اليوم

ظلت نظرية CAP ، على الرغم من تقدمها وخوارزميات إعادة التفكير ، مفهومًا مهمًا لعقود. تصف النظرية النظام الموزع بأنه يحتوي على اثنين من الخصائص الثلاث - الاتساق والتوافر والتقسيم - وهي مبدأ أساسي في تصميم النظام. عند وجود قسم ، تعبر نظرية CAP عن حل وسط بين التوافر والاتساق. النظرية هي أداة مفيدة لفهم المقايضات بين هذه الخصائص والمساعدة في تحسين النظام.

نظرية الغطاء في البيانات الضخمة

في البيانات الضخمة ، تنص نظرية CAP على أنه من المستحيل أن يوفر النظام الموزع في وقت واحد أكثر من اثنين من الضمانات الثلاثة التالية:
1. الاتساق: ترى جميع العقد في النظام نفس البيانات في نفس الوقت.
2. التوفر: يمكن الوصول إلى كل عقدة في النظام والاستعلام عن البيانات.
3. التسامح مع التقسيم: يمكن أن يستمر النظام في العمل حتى إذا كانت بعض العقد غير متوفرة.
غالبًا ما يُستشهد بنظرية CAP كسبب لعدم تمكن أنظمة البيانات الضخمة من أن تكون متسقة حقًا ويجب بدلاً من ذلك تصميمها لتكون متسقة في النهاية.

نظرية برور ، والمعروفة أيضًا باسم Cap Theorem ، هي مفهوم رياضي يصف الاتساق والتوافر وتحمل التقسيم. يبدأ التبادل بين إطار العمل والتبادل في حالة مستقرة يكون فيها الإطار متسقًا. لضمان توفر إطار العمل بنسبة 100٪ من الوقت ، يجب أن يظل قيد التشغيل. يستلزم مفهوم قواعد البيانات الموزعة تفاعل العديد من أجهزة الكمبيوتر أو العقد لتزويد العملاء بوحدة قاعدة بيانات تشغيلية فريدة. في حالة استعادة البيانات ، يتصل العميل بالعقدة الأقرب للعقدة التي يحتاجها لاسترداد المعلومات منها. استخدام القياس الأفقي يقلل من تكلفة وسرعة نسخ المعلومات. يمكن استخدام قواعد بيانات NoSQL (غير العلائقية) لقاعدة البيانات لتطبيقات الشبكة الموزعة.

في شبكة سريعة التوسع ، يمكن توزيعها أفقيًا ويمكن الوصول إليها بسهولة باستخدام تسلسل هرمي بسيط. يمكن وصف قاعدة بيانات NoSQL بأنها قاعدة بيانات AP أو CP. التسامح مع التقسيم وإمكانية الوصول هما سمتان من خصائص CAP التي تحظى بتقدير كبير من قبل هذه الصناعة. من خلال استخدام الأطر الموزعة ، نحن قادرون على تحقيق قدر كبير من قوة الحوسبة وإمكانية الوصول التي لم تكن ممكنة في الماضي. عند استخدام الأطر الموزعة في الخوادم التي تعمل لفترات طويلة من الوقت ، فإنها توفر أداءً أعلى وخمولاً ووقت تشغيل يقارب 100٪. الهدف من التحجيم الأفقي هو التعرف على الأطر الموزعة والتحديات التي تطرحها ، بالإضافة إلى ملاءمة الحلول الوسط في CAP.

لماذا تعتبر نظرية كاب مهمة

في أنظمة قواعد البيانات ، تنص نظرية CAP على أنه من المستحيل أن يوفر النظام الموزع في وقت واحد أكثر من ضمانين من بين الضمانات الثلاثة التالية: الاتساق: تتلقى كل قراءة أحدث كتابة أو توفر خطأ: يتلقى كل طلب (غير- خطأ) استجابة - دون ضمان احتوائه على أحدث تفاوت في قسم الكتابة: يستمر النظام في العمل على الرغم من إسقاط عدد عشوائي من الرسائل (أو تأخيرها) بواسطة الشبكة بين العقد. تم اقتراح نظرية CAP في الأصل من قبل عالم الكمبيوتر إريك بروير في 2000. وهي معروفة أيضًا باسم مقايضة CAP. نظرية CAP مهمة لأنها تساعد المطورين والمهندسين المعماريين على فهم قيود الأنظمة الموزعة. ليس من الممكن لنظام موزع أن يوفر جميع ضمانات CAP الثلاثة في وقت واحد. يجب على المطورين والمهندسين المعماريين اختيار الضمانتين الأكثر أهمية لتطبيقهم وتصميم النظام وفقًا لذلك.

وفقًا لنظرية CAP ، لا تستطيع مخازن البيانات الموزعة توفير الوظائف المرغوبة التالية في وقت واحد: الاتساق والتوافر وتسامح التقسيم. بغض النظر عما إذا كانت بعض العقد في النظام غير متوفرة ، فإن أي عميل متصل بقاعدة البيانات سيتلقى دائمًا طلبًا صالحًا من نظام قاعدة البيانات. في نظام قاعدة البيانات الموزعة ، يتم تقسيم البيانات بشكل متكرر بين عقد متعددة. يحدث القص ، المعروف أيضًا باسم التقسيم الأفقي ، في هذه العملية. من الأهمية بمكان الحفاظ على النطاق الأفقي في أنظمة قواعد بيانات NoSQL. تميل قواعد بيانات NoSQL إلى أن تكون قابلة للتكيف بشكل كبير ، مع وجود عدد كبير من العملاء ومتطلبات مستوى خدمة صارمة. يمكن الحفاظ على حالة كل نسخة متماثلة في النظام بواسطة عقدة قاعدة بيانات مركزية .

عندما تطلب العقدة البيانات أو تحدّثها ، فإنها ستخطر العقدة المركزية قبل أن ترسل البيانات المطلوبة. يمكن أن يساعد هذا النموذج ، عند تطبيقه على نظام قاعدة بيانات عالي التوفر ومتسامح مع التقسيم ، في زيادة الاتساق العام. إذا كان هذا الرد لا يحتوي على بيانات قديمة أو لا يحتوي على بيانات على الإطلاق ، فإنه يستمر في انتهاك الاتساق الذري. عندما يمكن الوصول إلى العقد على نموذج متزامن جزئيًا ، فمن الممكن إنشاء نظام متسق أو متأخر. كجزء من نظام مثل هذا ، يتم في النهاية نسخ البيانات إلى عدد كافٍ من العقد بحيث يصل النظام إلى الاتساق بمجرد تسليم جميع أجزاء البيانات إلى كل عقدة.

كل طلب كتابة متاح في كل عقدة. يمكن تقسيم A و B على أي عقدتين A و B من خلال امتلاك مجموعة مستقلة من العقد C التي يمكنها التعامل مع معظم حالات الفشل A أو B ، ويمكن لكل عقدة في C تحمل فشل واحد فقط من A أو B. ويمكن تعميم النظرية إلى هياكل البيانات التعسفية وضمانات الاتساق التعسفي من الأهمية بمكان الحفاظ على مجموعة متسقة من البيانات في نظام موزع لضمان تحديثها دائمًا. نظرًا لأن النظام الموزع عبارة عن مجموعة من العقد ، فمن المستحيل ضمان أن جميع العقد لديها أحدث كتابة للبيانات. ميزة أخرى مهمة لتوافر البيانات هي أنها متاحة دائمًا للقراءة. من الأهمية بمكان الحفاظ على تسامح القسم محدثًا للتأكد من أن النظام يمكنه التعامل مع أي عدد من حالات الفشل. وفقًا لنظرية CAP ، يمكن لأي مخزن بيانات أن يضمن شيئين فقط: تظل البيانات دائمًا ثابتة أو يحدث خطأ عندما تتغير البيانات. وبالمثل ، يشير بيان التوفر إلى أن جميع طلبات الكتابة متاحة في جميع العقد. إذا فشلت إحدى العقدة ، فسيتم الوصول إلى البيانات بواسطة العقد الأخرى. علاوة على ذلك ، ينص تسامح التقسيم على أنه حتى إذا فشلت عقدتان في نفس الوقت ، فسيظل النظام بأكمله قادرًا على تحمل الفشل في نفس الوقت. نظرية CAP هي نظرية نظرية لعلوم الكمبيوتر تساعد في فهم كيفية عمل الأنظمة الموزعة. يتم توزيع البيانات بشكل متكرر ، لذلك من الضروري تنفيذ ذلك في التطبيقات العملية مثل تطبيقات الويب. يمكن أن تساعد نظرية CAP ، بالإضافة إلى ضمان تحديث البيانات دائمًا بشكل صحيح ومعالجة الأعطال بأمان ، في استعادة البيانات.

نظرية كاب سكل

نظرية CAP هي نظرية في علوم الكمبيوتر تنص على أنه من المستحيل أن يوفر النظام الموزع في وقت واحد أكثر من اثنين من الضمانات الثلاثة التالية:
الاتساق: يرى جميع المستخدمين نفس البيانات في نفس الوقت.
التوفر: يمكن لجميع المستخدمين دائمًا قراءة البيانات وكتابتها.
تحمل التقسيم: يمكن أن يستمر النظام في العمل حتى إذا كانت بعض عقد الشبكة غير متوفرة.

وفقًا لنظرية CAP ، إذا كان النظام لا يمكن أن يكون متسقًا ومتاحًا في وجود الأقسام وبشكل افتراضي ، فلا يوجد شيء مثل النظام الموزع. يتم تحديد الاتساق بواسطة CockroachDB في تعريف نظام CP في نظرية CAP. نظرًا لأن الشبكة بها مجموعة متنوعة من الأقسام ، فقد لا تتوفر بعض الأنظمة المتوافقة مع CAP في بعض الأحيان ، ولكن لا يزال من الممكن العثور عليها في كل مكان. تصف نظرية CAP مفاضلة ضيقة بين الاتساق والتوافر. لا تأخذ نظرية CAP في الاعتبار عوامل مثل تأثيرات تغير المناخ ، والتي يمكن إلقاء اللوم عليها في الانقطاعات. عند مقارنتها بـ CAP- المتاح ، تشتري مشتريات CAP القليل جدًا من حيث الفعالية. نتيجة لذلك ، بسبب فقدان التناسق ، يلزم قدر كبير من التعليمات البرمجية.

إذا اخترت استخدام CockroachDB ، فيمكنك الاستفادة من توفره العالي ووضع الاعتمادية الأقل اعتمادًا على احتياجاتك. إذا كان لديك فقط الحد الأدنى من القراءات التي لا معنى لها من أقرب نسخة متماثلة دون حظر المعاملات المتضاربة ، فيجب أن تفكر في زيادة توفر النسخة المتماثلة الخاصة بك. على الرغم من حقيقة أن فترات الاستجابة قد تكون أطول ، فإن معظم التطبيقات التي تتطلب قواعد بيانات متوافقة متوافقة مع CAP ، مثل CockroachDB ، غالبًا ما تكون أفضل حالًا باستخدام قاعدة بيانات متوافقة مع CAP.

إثبات نظرية الغطاء

لا يوجد دليل قاطع على نظرية الرأس. ومع ذلك ، هناك بعض الأفكار الرئيسية التي تساعد في تفسير سبب صحة النظرية.
أولاً ، من المهم أن نفهم أن نظرية الرأس تتعلق حقًا بالمقايضات. في أي نظام موزع ، ستكون هناك دائمًا مقايضات بين الاتساق والتوافر وتحمل التقسيم.
ثانيًا ، النظرية هي في الحقيقة بيان حول ما هو ممكن في نظام موزع. إنه ليس بيانًا حول ما هو مرغوب فيه أو أفضل.
ثالثًا ، يعتمد إثبات نظرية Cap على بعض الأفكار الأساسية جدًا من علوم الكمبيوتر ، بما في ذلك مفهوم النظام الموزع ومفهوم خوارزمية الإجماع.

في النظام الموزع ، نظرية CAP هي نظرية أساسية. في الواقع ، يمكن أن يحتوي أي نظام موزع على اثنين أو أكثر من الخصائص الثلاث التالية. سنقوم بفحص نظام توزيع أساسي ونوضح لك كيفية جعله يعمل من خلال شرح ما يجعله مناسبًا للتوافق والمتاح والمتسامح مع التقسيم. في نظام متاح ، عندما يرسل عميلنا طلبًا إلى خادم لم يتعطل ، سيستجيب الخادم للعميل في أقرب وقت ممكن. إذا أردنا أن نتسامح مع التقسيم ، يجب أن نكون قادرين على العمل بشكل صحيح مع أقسام الشبكة العشوائية. وفقًا لدراستنا ، لا يمكن أن يحتوي النظام على الثلاثة معًا في وقت واحد.

نظرية القبعة

وفقًا لعلوم الكمبيوتر النظرية ، من المستحيل استخدام مخزن بيانات موزع لتوفير الوظائف الثلاث المرغوبة التالية في وقت واحد: الاتساق والتوافر وتحمل التقسيم. يتم تضمين الاتساق والتوافر وتحمل القسم في CAP.
نظرًا لأن نظرية CAP تنص على أنه لا يوجد نظام يمكنه توفير جميع الخصائص الثلاث في نفس الوقت ، فهذا صحيح. إذا أردنا توفير التناسق والتوافر والتسامح في التقسيم ، فيجب علينا التنازل عن أحد المواصفات الثلاثة.

قواعد بيانات نوصل

قواعد بيانات Nosql هي أنظمة قواعد بيانات لا تستخدم النموذج العلائقي التقليدي. بدلاً من ذلك ، يستخدمون مجموعة متنوعة من النماذج المختلفة الأكثر ملاءمةً لتخزين البيانات الحديثة واحتياجات الاسترجاع. غالبًا ما تكون قواعد بيانات Nosql أكثر قابلية للتطوير وأسهل في الاستخدام من قواعد البيانات العلائقية ، مما يجعلها خيارًا شائعًا للعديد من تطبيقات الويب.

تقوم قواعد بيانات المستندات بتخزين البيانات في مستند بدلاً من قاعدة بيانات علائقية. لتلبية متطلبات الأعمال الحديثة ، تم تصميمها لتكون قابلة للتكيف وقابلة للتطوير وقادرة على الاستجابة بسرعة لاحتياجات إدارة البيانات. يتم تصنيف قواعد بيانات Document NoSQL إلى أربعة أنواع: قواعد بيانات المستندات الخالصة ، ومخازن القيمة الرئيسية ، وقواعد البيانات ذات الأعمدة العريضة ، وقواعد بيانات الرسم البياني. تتبنى مؤسسات 2000 العالمية بشكل متزايد قواعد بيانات NoSQL لتشغيل التطبيقات ذات المهام الحرجة. هذا يرجع إلى خمسة اتجاهات يصعب التعامل معها لدرجة أن قواعد البيانات العلائقية لم تعد قادرة على التعامل معها. بسبب نموذج البيانات الثابتة ، تعد قواعد البيانات العلائقية عائقًا رئيسيًا للتطور السريع. يتم تعريفه على أنه نموذج تطبيق NoSQL.

يمكن نمذجة البيانات بالعقدة بأي طريقة تريدها دون أن تكون ثابتة. في سياق قاعدة البيانات الموجهة للمستندات ، فإن JSON هو التنسيق الفعلي لتخزين البيانات. نتيجة لذلك ، لم تعد أطر عمل ORM تنفذ المتطلبات العامة لتطوير التطبيقات. N1QL (تُنطق "نيكل") هي لغة استعلام قوية مضمنة في Couchbase Server 4.0 والتي تسمح بتحويل SQL إلى JSON. لا يدعم فقط عبارات SELECT / FROM / WHERE القياسية ، ولكنه يدعم أيضًا التجميع (GROUP BY) والفرز (SORT BY) والصلات (LEFT OUTER / INNER) والوظائف الأخرى. قواعد بيانات NoSQL سهلة الاستخدام لأنها مصممة ببنية قابلة للتوسيع ولا تحتوي على نقطة فشل واحدة. أصبح من المهم بشكل متزايد للشركات أن تكون قادرة على تلبية طلبات العملاء عبر الإنترنت حيث يتم تنفيذ المزيد والمزيد من المهام على الأجهزة المحمولة وصفحات الويب.

قواعد بيانات NoSQL سهلة التثبيت والتهيئة والقياس ، مما يجعلها أداة مثالية لإدارة البيانات. الغرض منها هو أن تكون بمثابة نظام للقراءة والكتابة والتخزين. علاوة على ذلك ، يمكن إدارة ومراقبة مجموعات ذات أحجام مختلفة وفي مراحل مختلفة من التشغيل. ليست هناك حاجة لتثبيت برنامج منفصل للنسخ المتماثل بين قواعد البيانات لأنه يتم توزيع قواعد بيانات NoSQL. علاوة على ذلك ، فإنه يسمح للتطبيقات بأداء وقت التوقف عن العمل عند الطلب باستخدام أجهزة توجيه الأجهزة - لا يُطلب من التطبيقات انتظار قاعدة البيانات لاكتشاف مشكلة وأداء وقت التوقف عن العمل الخاص بها. أصبح من الشائع بشكل متزايد لقواعد بيانات NoSQL تشغيل تطبيقات الويب والجوال وإنترنت الأشياء الحديثة (IoT).

الأنواع المختلفة لقواعد بيانات النص

ترجع الشعبية المتزايدة لقواعد بيانات NoSQL إلى قدرة قواعد بيانات NoSQL على تخزين البيانات بطريقة مختلفة ، مما يتيح طريقة وصول أسرع وأكثر كفاءة. يمكن تشغيل مجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك تطبيقات الويب والبيانات الضخمة وإنترنت الأشياء (IoT) على هذه الأنظمة الأساسية. تعد قواعد بيانات NoSQL المستندة إلى المستندات ، مثل Cassandra ، مثالية لكميات كبيرة من البيانات التي لا يمكن الوصول إليها بسهولة. من السهل تغيير البيانات باستخدامها ، مما قد يكون مفيدًا لتحديث البيانات في الوقت الفعلي.
Redis هي قاعدة بيانات ذات قيمة أساسية يمكن استخدامها لتخزين كميات صغيرة من البيانات التي تتطلب وصولاً سريعًا. يمكن استرداد البيانات بسرعة باستخدامها بمجرد النظر إلى المفتاح.
باستخدام قواعد البيانات ذات الأعمدة العريضة مثل Neo4j ، يمكنك بسهولة فهرسة كميات كبيرة من البيانات والبحث فيها. بسبب هذه الميزات ، يمكن إضافة الأعمدة بسرعة إلى قاعدة البيانات.
تعد قواعد بيانات الرسم البياني مثل Neo4j مثالية لتنظيم البيانات التي يصعب الوصول إليها بطريقة مسطحة. بمساعدة واجهة برمجة التطبيقات هذه ، يمكنك الاستعلام عن البيانات بطريقة بسيطة وفعالة.

حمض ديسيبل العلائقي

قاعدة البيانات العلائقية هي قاعدة بيانات رقمية تعتمد على النموذج العلائقي للبيانات ، كما اقترح إدغار إف. كود في عام 1970. نظام البرمجيات المستخدم للحفاظ على قواعد البيانات العلائقية هو نظام إدارة قواعد البيانات العلائقية (RDBMS). العديد من أنظمة قواعد البيانات العلائقية لديها خيار استخدام نموذج المعاملة الحمضي (الذرية ، الاتساق ، العزلة ، المتانة).

هذه هي مجموعة الخصائص التي تضمن معالجة معاملات قاعدة البيانات بشكل موثوق من خلال إنشاء ACID (الذرية ، الاتساق ، العزلة ، المتانة). وظيفة ACID لقاعدة البيانات هي الاسترداد من خطأ قد يحدث أثناء معالجة المعاملة. على الرغم من أي أخطاء ، لا تزال بيانات قاعدة البيانات دقيقة ومتسقة. لن يتم تغيير البيانات إذا فشلت المعاملة قبل اكتمالها. قد تفشل المعاملة نتيجة لسوء المدخلات أو ، في بعض الحالات ، لانتهاك الاتساق. من الممكن أن يكون هذا بسبب انتهاء المهلة أو الجمود في نظام إدارة قاعدة البيانات. من ناحية أخرى ، يشير فشل الوسائط إلى فشل جهاز التخزين (مثل القرص الصلب) في قراءة البيانات وكتابتها.

هل حمض Rdbms متوافق؟

يجب أن تكون بيانات المعاملات متوافقة مع ACID ، وهو مدعوم من قبل العديد من أنظمة RDBMS الشائعة ، مثل Oracle و SQL Server و PostgreSQL و MySQL.

أي ديسيبل يتبع خصائص الحمض؟

تضمن كل من MySQL و PostgreSQL و Oracle و Microsoft SQL خصائص ACID للمعاملات.

هل تمتلك Rdbms خصائص حمضية؟

على عكس البيانات الموزعة ، تحتوي RDBM على خصائص ACID يصعب الحفاظ عليها. تضمن RDBMs أيضًا الاتساق والتوافر على قابلية التوسع وفقًا لنظرية CAP (Gilbert and Lynch ، 2002) ، التي تنص على أن ACID مطلوب لكل معاملة يتم التعامل معها ، مثل المعاملات المتزامنة.