Середній16 хв· Fullstack Team

Моделі узгодженості даних

Порівняємо послідовну, причинну, read-your-writes та інші моделі узгодженості розподілених даних.

Що таке узгодженість даних

У розподіленій системі одна й та сама інформація може зберігатися на кількох вузлах або репліках. Через затримки мережі, кешування та асинхронну реплікацію різні клієнти можуть тимчасово бачити різні значення.

Модель узгодженості описує, які результати читання дозволені після виконання операцій запису.

Наприклад, клієнт записав:

text

status = "paid"

А потім одразу прочитав дані з іншої репліки й отримав:

text

1. Користувач змінює ім’я на "Олена".
2. Сервер підтверджує зміну.
3. Наступний запит повертає старе ім’я "Олег".

javascript

class Replica {
  constructor(name) {
    this.name = name;
    this.data = new Map();
  }

  apply(key, value, version) {
    const current = this.data.get(key);

    // Репліка не застосовує старішу версію поверх новішої.
    if (!current || version >= current.version) {
      this.data.set(key, { value, version });
    }
  }

  read(key) {
    return this.data.get(key) || null;
  }
}

const primary = new Replica("primary");
const replicaA = new Replica("replica-A");
const replicaB = new Replica("replica-B");

const replicas = [
  { replica: replicaA, delay: 100 },
  { replica: replicaB, delay: 500 }
];

let nextVersion = 0;

function write(key, value) {
  const version = ++nextVersion;

  primary.apply(key, value, version);

  for (const { replica, delay } of replicas) {
    setTimeout(() => {
      replica.apply(key, value, version);
      console.log(
        `${replica.name} отримала версію ${version}`
      );
    }, delay);
  }

  return { key, value, version };
}

function ordinaryRead(replica, key) {
  return replica.read(key);
}

function readWithReadYourWrites(session, key) {
  const replicaResult = ordinaryRead(replicaB, key);
  const requiredVersion = session[key] || 0;
  const actualVersion = replicaResult ? replicaResult.version : 0;

  if (actualVersion >= requiredVersion) {
    return {
      source: replicaB.name,
      result: replicaResult
    };
  }

  // Якщо репліка відстає, читаємо з primary.
  return {
    source: primary.name,
    result: primary.read(key)
  };
}

async function main() {
  const session = {};

  const writeResult = write("order:42", "paid");
  session[writeResult.key] = writeResult.version;

  console.log("Звичайне читання одразу після запису:");
  console.log(ordinaryRead(replicaB, "order:42"));

  console.log("Читання з гарантією read-your-writes:");
  console.log(readWithReadYourWrites(session, "order:42"));

  await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 600));

  console.log("Звичайне читання після завершення реплікації:");
  console.log(ordinaryRead(replicaB, "order:42"));
}

main();

text

Звичайне читання одразу після запису:
null

Читання з гарантією read-your-writes:
{
  source: "primary",
  result: { value: "paid", version: 1 }
}

replica-A отримала версію 1
replica-B отримала версію 1

Звичайне читання після завершення реплікації:
{ value: "paid", version: 1 }

Моделі узгодженості даних · fullstack.org.ua

Моделі узгодженості даних

Що таке узгодженість даних

Сильна узгодженість і лінеаризованість

Послідовна узгодженість

Причинна узгодженість

Eventual consistency

Гарантії сесії

Read-your-writes

Monotonic reads

Monotonic writes

Приклад: stale reads і read-your-writes

Як обирати модель

Лінеаризованість

Причинна узгодженість

Read-your-writes

Eventual consistency

Як описувати вимоги до узгодженості

Типові помилки

Плутати eventual consistency з відсутністю узгодженості

Вважати, що успішний запис автоматично видно всюди

Називати будь-яку сильну модель лінеаризованістю

Ігнорувати порядок операцій одного клієнта

Вимагати найсильнішу модель для всіх даних

Підсумок