ブリューワーの定理としても知られるCAP 定理は、信頼性の高い高性能の分散システムを設計および展開するためのトレードオフと制限を規定する分散コンピューティングの基本原理です。この定理は、分散データ ストア システムが一貫性、可用性、およびパーティション耐性の 3 つの重要な側面をすべて同時に満たすことは不可能であると主張します。より簡単に言うと、CAP 定理は、システムに固有のトレードオフを強調しており、これら 3 つのコア属性のうち、いつでも効果的に達成できるのは 2 つだけです。
一貫性とは、分散システム内のすべてのノードが、任意のインスタンスでまったく同じデータと値を示すという概念を指します。これは、データ トランザクションが発生すると、システム内のすべてのノードが変更を認識し、その後、このデータへのアクセス要求がシステム全体で同じ結果をもたらし、データの整合性が確保されることを意味します。
可用性は、分散システムがユーザーのリクエストにどれくらいの頻度で正常に応答できるかを示す尺度です。高可用性システムは、リクエストの量や個々のノードの現在の状態に関係なく、ノードを介してすべてのユーザーリクエストを迅速かつ正確に応答することを保証できます。
パーティション耐性は、ネットワーク内の通信の中断や故障に耐えるシステムの能力に関係します。パーティション トレラント システムは、分散設定でノード間の通信が完全に中断された場合でも、最高のパフォーマンスを継続できます。
CAP 定理を考慮すると、分散システムを設計する際には、これら 3 つの属性すべてを同時に達成することは不可能であるため、これら 3 つの属性のバランスをとることが重要であることがわかります。実際には、これは通常、システムの優先順位、ユースケース、ビジネス要件に基づいて、1 つの属性を犠牲にして他の 2 つの属性を優先するという妥協点を選択することを中心に展開します。
さまざまな分散データベースの中で、Amazon DynamoDB や Apache Cassandra などの一般的なシステムは可用性とパーティション トレランス (AP) の組み合わせを優先しますが、Google Cloud Spanner や PostgreSQL などの RDBMS システムなどの他のデータベースは一貫性とパーティション トレランス (CP) に重点を置いています。
バックエンド開発のコンテキスト内で、CAP 定理は、さまざまな分散データ システムのアーキテクチャ設計と意思決定プロセスを形成する上で重要な役割を果たします。この定理は、エンジニアが明確に定義された要件と制約に基づいて設計の選択の長所と短所を比較検討するのに役立ちます。
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CAP 定理は、分散コンピューティングに固有の制限とトレードオフを理解するための不可欠なガイドとして機能します。これは、開発者がシステム設計に関して情報に基づいた意思決定を行うのに役立ち、その後、個々のビジネスの固有のニーズに応える信頼性の高い、高性能のアプリケーションを確立するのに役立ちます。 AppMasterを使用すると、CAP 定理の原則に準拠したスケーラブルなカスタマイズされたソフトウェア ソリューションの作成が、あらゆる規模と範囲の企業にとってアクセス可能かつ簡単になります。
