12.1 CAP-Theorem und Drei-Schema-Architektur
CAP beschreibt eine Grenze verteilter Systeme bei Netzpartitionen. Die Drei-Schema-Architektur beschreibt dagegen die Trennung zwischen Benutzersichten, logischem Gesamtmodell und physischer Speicherung. Beide Konzepte beantworten unterschiedliche Architekturfragen.
CAP korrekt lesen
CAP bedeutet nicht pauschal „wähle immer zwei von drei“. Tritt in einem verteilten System eine Netzpartition auf, kann es nicht gleichzeitig die definierte Konsistenz und die definierte Verfügbarkeit für alle Operationen garantieren. Ohne Partition bestehen andere Abwägungen, etwa Latenz und Konsistenz.
| Eigenschaft | Bedeutung im CAP-Kontext |
|---|---|
| Consistency | Jeder erfolgreiche Lesezugriff sieht den neuesten erfolgreichen Schreibwert oder einen Fehler. |
| Availability | Jede Anfrage an einen nicht ausgefallenen Knoten erhält eine Antwort; sie muss nicht den neuesten Wert enthalten. |
| Partition tolerance | Das System arbeitet trotz verlorener oder verzögerter Nachrichten zwischen Knotengruppen weiter. |
Drei-Schema-Architektur
Logische Datenunabhängigkeit bedeutet, externe Sichten trotz Änderungen am konzeptuellen Modell möglichst stabil zu halten. Physische Datenunabhängigkeit bedeutet, Speicher- und Indexänderungen vorzunehmen, ohne das logische Modell zu verändern.
| Ebene | Aufgabe |
|---|---|
| Externes Schema | Zielgruppenspezifische Sicht, etwa eine View für eine Anwendung |
| Konzeptuelles Schema | Logisches Gesamtmodell mit Entitäten, Beziehungen und Constraints |
| Internes Schema | Physische Organisation wie Dateien, Seiten, Partitionen und Zugriffspfade |
Nicht miteinander verwechseln
- CAP bewertet Verhalten unter Kommunikationsausfällen in verteilten Systemen.
- Die Drei-Schema-Architektur trennt Sichten und Abstraktionsebenen eines Datenbanksystems.
- ACID beschreibt Eigenschaften von Transaktionen.
- Replikation erhöht Redundanz und Verfügbarkeit, erzeugt aber Anforderungen an Synchronisation und Konsistenz.
Quellen zur fachlichen Prüfung
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