[Database] CAP 정리

Posted 9. February 2021. 4 min read.

CAP 정리

DB에 대해 공부하다 보면, CAP 이론에 대해 듣게 됩니다. 비록 이야기가 조금 있기는 하지만 그래도 CAP에 대해 개념을 정리합니다.

CAP 란.

CAP이론(Brewer's theorem)은 Network로 연결된 분산된 데이터베이스 시스템은 일관성(Consistency), 가용성(Availability), 분할 내구성(Partition Tolerance)의 3가지 특성 중 2가지 특성만을 충족할 수 있고 3가지를 모두 충족할 수는 없다는 이론입니다.

C(일관성, Consistency)

일관성을 가진다는 것은 모든 데이터를 요청할 때 응답으로 가장 최신의 변경된 데이터를 리턴 또는 실패를 리턴합니다.
모든 읽기에 대해서 DB노드가 항상 동일한 데이터를 가지고 있어야한다는 의미입니다.

A(가용성, Availability)

가용성은 모든 요청에 대해서 정상적인 응답을 합니다.
클러스터의 노드 일부에서 장애가 발생해도 READ나 WRITE 등의 동작은 항상 성공적으로 리턴되어야합니다.

P(분할내성, Partition tolerance)

메시지 전달이 실패하는 시스템 일부가 망가져도 시스템이 계속 동작할 수 있습니다.
분할 내구성이란 Node간의 통신 장애가 발생하더라도 동작해야합니다.

다만, 현재의 DB와는 문제가 있다는 이야기는 있습니다.

일반적으로

CP(Consistency & Partition Tolerance)

어떤 상황에서도 안정적으로 시스템은 운영되지만 Consistency가 보장되지 않는다면 Error를 반환합니다.
매 순간 Read / Write 에 따른 정합성이 일치할 필요가 있는 경우 적합한 형태입니다.

AP(Availability & Partition Tolerance)

어떤 상황에서도 안정적으로 시스템은 운영됩니다.
데이터와 상관없이 안정적인 응답을 받을 수 있습니다.
다만 데이터의 정합성에 대한 보장은 불가능합니다.
결과적으로 일관성이 보장되는 Eventual Consistency를 보장할 수 있는 시스템에 알맞는 형태입니다.

대부분은...

사실 대부분 CP, AP 시스템은 없고 대부분 CP와 AP의 어느 중간 쯤에 존재합니다.
예제에 봤듯이 configuration에 따라 변하기도 하고, 이론 자체에서 한계점도 존재합니다.
가장 큰 문제는 P에 대한 명확한 정의가 부족합니다.
기존의 문제를 해결하기 위해 PACELC 이론이 등장하였습니다.

PACELC 이론

다음과 같은 요소로 표현됩니다.

pacelc

PACELC 구성

PACELC는 크게 4가지로 구성됩니다.

구분	구성	설명
Partition	Availability	가용성
	Consistency	일관성
Else	Latency	시간 지연
	Consistency	일관성

PACELC 대입

이를 기존의 DB에 대입시키면 다음과 같이 볼 수 있습니다.

pacelc-db

마무리.

CAP 이론과 PACELC 이론에 대한 개념을 잡았습니다.

출처

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