CAP定理とは何か？

Question

CAP定理とは何か？

Accepted Answer

**CAP定理**は、分散システムが最大で**3つのうち2つの**特性 — **一貫性（Consistency）**、**可用性（Availability）**、**分割耐性（Partition tolerance）** — を同時に保証できることを述べています。ネットワーク分割は避けられないため、実際の選択肢は分割中の一貫性と可用性の間になります。

## 3つの特性

```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.
```

## 実際のトレードオフ：C vs A（Pは必須）

```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.
```

## 微妙な点と実践

```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
```

## なぜ重要なのか

CAP定理を理解することは、**分散システムの基礎概念**であり主要なトレードオフを示すため、重要なシステム設計知識であるという点で価値があります。

CAP定理 — 分散システムが一貫性、可用性、分割耐性の最大3つのうち2つを同時に保証できるということ — は分散システムの基本的な制約を捉えています。

**3つの特性**を理解すること（一貫性：読み取りが最新の書き込みを見る；可用性：すべてのリクエストがレスポンスを得る；分割耐性：ネットワーク分割があっても動作する）が基礎です。

もっとも重要なのは、**実際のトレードオフ**を理解することが実践的な洞察の鍵です：分散システムでは**ネットワーク分割は避けられない**ため（Pは必須）、分割中の実際の選択肢は**一貫性と可用性**の間になります — **CPシステム**は分割中にデータを正確に保つために可用性を犠牲にします（正確性が最優先の金融システムに適しています）一方、**APシステム**は利用可能性を保ちますが古いデータを返す可能性があります（結果整合性、可用性が重要なソーシャルフィードや多くのNoSQLストアに適しています）。

このC vs Aのトレードオフを理解し、ユースケースにおいて一貫性か可用性のどちらが重要かに基づいて選択することは、分散システムを設計しデータベースを適切に選択するために必須です。

**微妙な点**を理解すること — CAP定理は分割中の動作についてのもの（通常はCとAの両方を持つことができます）、それが厳密に二値的ではないこと（多くのシステムは調整可能な一貫性を提供します）、および結果整合性の関連概念 — は単純化されたバージョンを超えた洗練された理解を反映します。

CAP定理は分散システム設計とデータベース選択で頻繁に参照される基礎概念です。

CAP定理は分散システムの基本的なトレードオフ（分割中の一貫性と可用性）をフレーム化し、システム設計とデータベース選択に情報を与えるため、また特性、実際のC vs Aトレードオフ、および微妙な点を理解することは分散システムを設計するために重要であるため、CAP定理を理解することは価値あり、実践的に関連するシステム設計知識です — 一貫性と可用性のトレードオフをフレーム化する基本的な分散システム概念であり、分散システムを設計しデータベースを選択するために重要であり、分散システムの制約の理解を反映するシステム設計で一般的に参照される概念です。