Τι είναι το θεώρημα CAP;

Question

Accepted Answer

Το **θεώρημα CAP** δηλώνει ότι ένα κατανεμημένο σύστημα μπορεί να εγγυηθεί το πολύ **δύο από τρεις** ιδιότητες — **Consistency** (Συνέπεια), **Availability** (Διαθεσιμότητα) και **Partition tolerance** (Ανοχή διαμέρισης) — ταυτόχρονα. Δεδομένου ότι οι διακοπές δικτύου είναι αναπόφευκτες, η πραγματική επιλογή είναι μεταξύ συνέπειας και διαθεσιμότητας κατά τη διάρκεια μιας διαμέρισης.

## Οι τρεις ιδιότητες

```text
CONSISTENCY (C) → every read sees the latest write (all nodes agree on the data)
AVAILABILITY (A) → every request gets a response (the system stays responsive)
PARTITION TOLERANCE (P) → the system keeps working despite network partitions
  (communication breaks between nodes)
→ CAP: you can only fully guarantee TWO of these three simultaneously.
```

## Η πραγματική ανταλλαγή: C vs A (P είναι υποχρεωτικό)

```text
In distributed systems, network PARTITIONS WILL happen → P is NOT optional (you must
tolerate partitions) → so the real choice during a partition is C vs A:
  CP (consistency over availability) → during a partition, refuse requests that can't be
    consistent (sacrifice availability to keep data correct) — e.g. financial systems
  AP (availability over consistency) → during a partition, stay available but may return
    stale/inconsistent data (eventual consistency) — e.g. social feeds, many NoSQL stores
→ choose based on whether CONSISTENCY or AVAILABILITY matters more for the use case.
```

## Λεπτομέρειες και πρακτική εφαρμογή

```text
→ CAP is about behavior DURING a partition (normally you can have both C and A)
→ It's not strictly binary → many systems offer TUNABLE consistency (per-operation choices)
→ Related: EVENTUAL CONSISTENCY (AP systems converge to consistency over time)
→ Understand the trade-off to choose databases/designs appropriately
```

## Γιατί έχει σημασία

Η κατανόηση του θεωρήματος CAP είναι πολύτιμη επειδή είναι ένα **θεμελιώδες concept για κατανεμημένα συστήματα** που καθορίζει μια βασική ανταλλαγή, επομένως είναι σημαντική γνώση σχεδιασμού συστημάτων.

Το θεώρημα CAP — ότι ένα κατανεμημένο σύστημα μπορεί να εγγυηθεί το πολύ δύο από τη Συνέπεια, τη Διαθεσιμότητα και την Ανοχή διαμέρισης ταυτόχρονα — καταγράφει έναν θεμελιώδη περιορισμό σε κατανεμημένα συστήματα.

Η κατανόηση των **τριών ιδιοτήτων** (consistency: οι αναγνώσεις βλέπουν την τελευταία εγγραφή· availability: κάθε αίτημα λαμβάνει απάντηση· partition tolerance: λειτουργία παρά τις διακοπές δικτύου) είναι το θεμέλιο.

Το πιο σημαντικό, η κατανόηση **της πραγματικής ανταλλαγής** είναι η βασική πρακτική εξέλιξη: δεδομένου ότι **οι διακοπές δικτύου είναι αναπόφευκτες** σε κατανεμημένα συστήματα (P είναι υποχρεωτικό), η πραγματική επιλογή κατά τη διάρκεια μιας διαμέρισης είναι μεταξύ **συνέπειας και διαθεσιμότητας** — **CP systems** θυσιάζουν τη διαθεσιμότητα για να διατηρήσουν τα δεδομένα σωστά κατά τις διαμερίσεις (κατάλληλα για οικονομικά συστήματα όπου η ορθότητα είναι παραμέληση), ενώ **AP systems** παραμένουν διαθέσιμα αλλά μπορεί να επιστρέψουν ξεπερασμένα δεδομένα (eventual consistency, κατάλληλα για κοινωνικά feeds και πολλά NoSQL stores όπου η διαθεσιμότητα είναι πιο σημαντική).

Η κατανόηση αυτής της ανταλλαγής C-vs-A και η επιλογή βάσει του αν η συνέπεια ή η διαθεσιμότητα έχουν περισσότερη σημασία για τη χρήση είναι απαραίτητη για τον σχεδιασμό κατανεμημένων συστημάτων και την κατάλληλη επιλογή βάσεων δεδομένων.

Η κατανόηση της **λεπτομέρειας** — ότι το CAP αφορά τη συμπεριφορά κατά τη διάρκεια μιας διαμέρισης (μπορείτε κανονικά να έχετε τόσο C όσο και A), ότι δεν είναι αυστηρά δυαδικό (πολλά συστήματα προσφέρουν tunable consistency), και η σχετική έννοια του eventual consistency — αντικατοπτρίζει εξελιγμένη κατανόηση πέρα από την απλοποιημένη εκδοχή.

Το CAP είναι ένα θεμελιώδες concept που αναφέρεται συχνά στον σχεδιασμό κατανεμημένων συστημάτων και την επιλογή βάσης δεδομένων.

Δεδομένου ότι το θεώρημα CAP καθορίζει μια θεμελιώδη ανταλλαγή σε κατανεμημένα συστήματα (συνέπεια έναντι διαθεσιμότητας κατά τις διαμερίσεις) που ενημερώνει τον σχεδιασμό συστημάτων και τις επιλογές βάσεων δεδομένων, και δεδομένου ότι η κατανόηση των ιδιοτήτων, της πραγματικής ανταλλαγής C-vs-A και των λεπτομερειών είναι σημαντική για τον σχεδιασμό κατανεμημένων συστημάτων, η κατανόηση του θεωρήματος CAP είναι πολύτιμη, πρακτικά σχετική γνώση σχεδιασμού συστημάτων — ένα θεμελιώδες concept κατανεμημένων συστημάτων που καθορίζει την ανταλλαγή συνέπειας-διαθεσιμότητας, σημαντικό για τον σχεδιασμό κατανεμημένων συστημάτων και την επιλογή βάσεων δεδομένων, και ένα concept που αναφέρεται συχνά στον σχεδιασμό συστημάτων που αντικατοπτρίζει κατανόηση των περιορισμών κατανεμημένων συστημάτων.