Tutarlılık modelleri

Tutarlılık, okuyucuların hangi değerleri gördüğünü ve rekabet değişiklikleri sırasında hangi sırada olduğunu açıklar. Doğru model seçimi, değişmezlerin titizliği, gecikme süresi, kullanılabilirlik ve maliyet (PACELC) arasındaki dengedir. Aşağıda modeller ve uygulamaları için pratik bir rehber bulunmaktadır.

1) "Sıkı" modeller

Doğrusallaştırılabilir (Güçlü)

Tüm işlemler, gerçek zamana saygı duyan tek tip bir düzende anında gerçekleştirilmiş gibi davranır.
Artıları: basit zihinsel model, para ve benzersizlik için güvenli.
Eksileri: Quorum/leader p95/p99 büyüme, özellikle bölgeler arası.
Kullanım durumları: bakiyeler, sabit limitli envanter, benzersiz isimler/anahtarlar.

Sıralı tutarlılık

Tüm iş parçacıkları aynı işlem sırasını görür, ancak gerçek zamanlı sipariş gerekli değildir. Doğrusallaştırılabilir'den biraz daha zayıf, nadiren doğrudan ürünlerde sergileniyor.

Serileştirilebilir

Bazı ardışık işlem sırasına eşdeğerdir (bireysel işlemler değil).
Artıları: Sorgu/tablo düzeyinde karmaşık değişmezlerin doğruluğu.
Eksileri: daha pahalı (engelleme/sürüm oluşturma/çakışma doğrulama).
Kullanım durumları: karmaşık finansal işlemler, tutarlı sayımlar, envanter.

Anlık Görüntü İzolasyonu (SI)

Her işlem zaman içinde değişmez bir anlık görüntü okur; Girişler "aynı satırlar" üzerinde çakışır, ancak eğriltme yazmak mümkündür.
Artılar: kilitsiz hızlı okumalar, kararlı raporlar.
Eksileri: serileştirilemez, eğriltme tuzağı yazın (örnek: görevli doktorlar).
Kullanım durumları: analitik, raporlar, sabit değişmezleri olmayan çoğu CRUD.

2) Oturum başına ve nedensel garantiler

Yazdıklarını Oku (RYW)

Müşteri her zaman girişinden sonraki okumalarda görür.
Artıları: Iyi UX (form - onay).
Eksileri: yerel garanti, global değil.

Monotonik Okur/Yazar

Okumalar "geri çekilmez"; Bir müşterinin kayıtları, gönderilenlerle aynı sırayla uygulanır.

Nedensel Tutarlılık

İşlem bir başkasına (A - B) bağlıysa, herkes B'den önce A'yı görür.
Artılar: sosyal yayınlar, yorumlar için sezgisel.
Eksileri: Yönlendirme ve nedensellik etiketleri (vektör saatleri) daha zordur.
Kullanıcı anahtarları: iletişim, ortak düzenleme, olay akışları.

3) Zayıf ve hibrit modeller

Sınırlı Staleness

Okumalar Δ t veya N sürümlerinden daha fazla gecikemez.
Artıları: öngörülebilir UX, bölgeler arası iyi uzlaşma.
Eksileri: Yazma çatışmalarına karşı koruma sağlamaz.

Nihai Tutarlılık

Zamanla, tüm kopyalar birleşir; Sipariş ve gecikme garanti edilmez.

Artıları: Minimum gecikme/maliyet, yüksek kullanılabilirlik (AP)

Eksileri: Açık bir birleştirme gerekir (CRDT/etki alanı kuralları).
Kullanım durumları: önbellekler, beslemeler, metrikler, beğeniler, nen kritik dizinler.

4) Tipik anomaliler ve ne anlama geldikleri

Dirty Read: Gönderilmemiş verilerin okunması.
Tekrarlanamayan Okuma: Bir işlemdeki aynı okuma farklı değerler verir.
Phantom: tekrarlanan istek üzerine, yüklem ile eşleşen bir dize görünür/kaybolur.
Skew yaz (SI ile): iki işlem kesişen değişmezi okur ve "toplam ≥ 1 olmalıdır" koşulunu ihlal ederek farklı satırlar yazar.
Kayıp Güncelleme: Kayıt, rakibin değişikliklerini "üzerine yazar".

5) Kuorumlar ve okuma/yazma seviyeleri

Birçok mağaza 'R'/' W' seviyelerini ayarlamanıza izin verir (okunacak/yazılacak kopya sayısı).

Quorum (R + W> N), son kaydın okunması için "kesişme've güçlü garantiler verir.
W = 1, R = 1 - düşük gecikme süresi, ancak eski veriler mümkündür.
Ayarlama: kritik işlemler - yüksek 'W' (veya lider), geri kalanı - hız için düşük 'R'.
Okuma-onarım/Ima edilen handoff, arka planda tutarlılık elde etmenize yardımcı olur.

6) Saatler ve düzen: Nedenselliği nasıl "anlıyoruz"

Lamport saatleri: olayların kısmi sırası.
Vektör saatleri: nedenselliği düzeltir, çakışmaları algılamaya izin verir.
Hybrid/TrueTime yaklaşımları: işlem siparişi ve bound-staleness için kümedeki saatlerin yayılmasını sınırlayın.
Sürüm oluşturma: birleştirme için 'sürüm/ts + aktör'; CRDT'de kapalı yarı gruplar (commutativity/idempotency).

7) CRDT ve etki alanı birleştirme

CRDT (yakınsanmış/çoğaltılmış veri türleri) koordinasyon olmadan yakınsamayı garanti eder: G-Counter, OR-Set, LWW-Register, Map, text OT/WOOT varyantları.
Yararlı olduğunda: beğeniler, birçok etiket, sepet, belge.
Sınırlamalar: Belirli bir alan adı varlığı için doğru "birleştirme" semantiği ile gelin.

8) CAP/PACELC ile iletişim

Katı modeller (Linearizable/Serializable) çok bölgeli CP'de artan gecikme süresi ile (PACELC: C'yi seçin ve L'yi ödeyin).
Zayıf/hibrit modeller - AP ve/veya düşük L, ancak birleştirme/çatışma çözünürlüğü gerekir.
Hibrid: Değişmezler için CP-çekirdek + AP-projeksiyonlar/okumalar için önbellekler.

9) Model seçimi: kontrol listesi

1. Değişmezler: Ihlal edilmemesi gerekenler nelerdir? (benzersizlik, denge, sınırlar).
2. Bölgesellik: Yazılar/okumalar nerede yapılır? (yerel/küresel).
3. Gecikmeyle SLO: Kritik yollar için p95/p99?
4. Koordinasyon fiyatı: bölgeler arası quorum ile ödemeye hazır?
5. Çatışmalar: Deterministik bir birleşmeniz mi var yoksa bir koordinatöre mi ihtiyacınız var?
6. UX beklentileri: RYW/monotonik/nedensel müşteri için önemlidir?
7. Gözlemlenebilirlik: Gecikme/çatışma/eskime derecesini nasıl ölçersiniz?
8. Folbacks: Bir ağ bölündüğünde ne olur (P)? Salt okunur/yerel giriş/kuyruklar?

10) Hızlı tarifler

Ödeme/denge: Linearizable/Serializable, lider + çekirdek, kısa zaman aşımları; RYW okumaları.
Profiller/besleme: Nedensel/Sınırlı staleness + önbellek; Beğeniler/sayımlar için CRDT; Yazar için RYW.
Search/Analytics: SI/Read Committed, eşzamansız projeksiyonlar, indeksler için nihai.
Global SaaS: Coğrafi bölümleme; "Ev kayıtları" - CP, raporlar/dizinler - AP.
Birlikte düzenleme: nedensel/nihai + CRDT/OT; "Tarihi korumak".

11) Tutarlılık gözlemlendi

Lag metrikleri: 'replication _ lag', 'staleness _ age _ ms' (p50/p95/p99).
Çatışma: Çatışmaların yüzdesi, ortalama çözüm süresi.
Quorums: 'R/W' quorumlarının başarısı, bölgeler arası yolların zaman aşımları.
Müşteri garantileri: RYW/monotonik - oturuma göre izleme etiketleri.

12) Tipik hatalar

İş temeli olmadan güçlü'her yerde "talep - gecikme ve maliyet patlaması.
Sagalar/CRDT olmadan farklı bölgelere çift yazma - fantomlar ve değişmezlerin kaybı.
UX'teki RYW/monotonluğu görmezden gelin - az önce gönderilen verileri "eksik".
Önbellek/projeksiyonların yaşlanmasını izlemeyin - "ebedi" tutarsızlıklar.
Kötü tasarlanmış birleştirme - beklenmeyen kayıp/yinelenen değerler.

13) Mini referans mimarisi

Yazma çekirdeği (CP): lider, çekirdek kayıtları, SLO'lar ve zaman aşımları, günlükler.
Okuma düzlemi (AP): materyalize görünümler, TTL önbellekleri, okuma-onarım.
Müşteri: Yapışkan oturum/oturum garantileri (RYW/monotonik), sürüm etiketleri.
Motor çakışması: CRDT/etki alanı kuralları, manuel yerleşim kuyruğu.
İzleme: gecikmeler, çatışmalar, eski okumaların paylaşımları.

Sonuç

Bir tutarlılık modeli, veri, gecikme ve kullanılabilirlik arasındaki bir mühendislik sözleşmesidir. Değişmezlerle ve SLO'larla başlayın, kesinlikle ihtiyacınız olan yeri seçin ve müşteri garantilerini, kuorumları, saatleri ve gözlemlenebilirliği unutmadan, yapabileceğiniz yerde daha zayıf. Yetkin bir model kombinasyonu, iş gerçeğinden ve kullanıcı güveninden ödün vermeden ölçek, öngörülebilirlik ve sürdürülebilirlik sağlar.