docs(10_Wiki): 위키 전체 재구성 — Topic_* 폴더를 4개 카테고리로 통합 + 대규모 중복 제거

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2026-07-05 00:33:48 +09:00
parent 1cfd3bbb56
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6455 changed files with 1 additions and 86875 deletions
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+---
+id: wiki-2026-0508-cap-theorem
+title: CAP Theorem & PACELC
+category: 10_Wiki/Topics
+status: verified
+canonical_id: self
+aliases: [CAP, Brewer's theorem, PACELC, eventual consistency, distributed consensus, BASE]
+duplicate_of: none
+source_trust_level: A
+confidence_score: 0.95
+verification_status: applied
+tags: [distributed-systems, cap-theorem, pacelc, consistency, availability, partition-tolerance, database, raft, paxos]
+raw_sources: []
+last_reinforced: 2026-05-10
+github_commit: pending
+tech_stack:
+  language: distributed systems theory
+  framework: any
+---
+
+# CAP Theorem & PACELC
+
+## 📌 한 줄 통찰
+> **"매 distributed 의 매 3 중 매 2 만"** — Eric Brewer (2000). Consistency + Availability + Partition tolerance — 매 partition 가 inevitable → 매 CP / AP 의 trade-off. 매 modern 의 PACELC 의 보완 — 매 partition 외 의 latency-consistency.
+
+## 📖 핵심
+
+### 매 3 property
+1. **Consistency (C)**: 매 모든 node 의 같은 data.
+2. **Availability (A)**: 매 모든 request 의 매 response.
+3. **Partition tolerance (P)**: 매 network split 시 매 동작.
+
+### Brewer's theorem
+- 매 distributed system 의 매 partition 의 inevitable.
+- 매 P 의 force.
+- 매 실제 선택 = CP or AP.
+
+### CP vs AP
+
+#### CP (Consistency + Partition tolerance)
+- 매 partition 시 매 일부 의 unavailable.
+- 매 stale data 의 reject.
+- 매 financial / lock / counter.
+- 예: HBase, MongoDB (default), Etcd, Zookeeper, Postgres.
+
+#### AP (Availability + Partition tolerance)
+- 매 partition 시 매 stale OK.
+- 매 eventual consistency.
+- 매 social feed / cart / cache.
+- 예: Cassandra, DynamoDB, CouchDB.
+
+### 매 PACELC (Daniel Abadi 2010)
+> Partition → A or C; Else → L (latency) or C (consistency).
+
+| System | PA / PC | EL / EC |
+|---|---|---|
+| MongoDB | PC (default) | EL |
+| DynamoDB | PA | EL |
+| Cassandra | PA | EL |
+| HBase | PC | EC |
+| Spanner | PC | EC |
+| Postgres (sync replica) | PC | EC |
+| Postgres (async) | PA | EL |
+
+### Consistency level
+
+#### Strict / Linearizability
+- 매 like 매 single machine.
+- 매 expensive (cross-region 의 round trip).
+
+#### Sequential
+- 매 program order.
+
+#### Causal
+- 매 cause-effect 만.
+
+#### Read-your-writes
+- 매 own write 의 read OK.
+
+#### Eventual
+- 매 결국 의 converge.
+- 매 weakest 가 매 fastest.
+
+### 매 BASE (vs ACID)
+- **BASE** = Basically Available, Soft state, Eventual consistency.
+- 매 NoSQL 의 paradigm.
+- 매 ACID 의 strong vs BASE 의 loose.
+
+### 매 modern reality
+- 매 hybrid: 매 region 별 의 다른 model.
+- 매 Spanner: 매 global linearizable (TrueTime API).
+- 매 CRDTs: 매 commutative 의 eventual consistency 의 conflict-free.
+- 매 Raft / Paxos: 매 majority quorum 의 CP.
+
+### 매 응용 의 결정
+
+#### CP 선호
+- 매 financial transaction.
+- 매 distributed lock.
+- 매 counter (unique).
+- 매 schema migration.
+
+#### AP 선호
+- 매 social feed.
+- 매 product catalog (cache).
+- 매 shopping cart.
+- 매 click tracking.
+
+### 매 misconception
+- "CP = always consistent": 매 partition 시 의 unavailable.
+- "AP = always available": 매 partition 시 만 의 stale.
+- "Eventual = OK": 매 conflict resolution 의 critical.
+- "P 의 optional": 매 X — 매 distributed 의 P 의 inevitable.
+
+## 💻 패턴
+
+### Eventual consistency (Cassandra)
+```python
+from cassandra.cluster import Cluster
+from cassandra import ConsistencyLevel
+
+session = Cluster(['127.0.0.1']).connect('mykeyspace')
+
+# 매 write — 매 ANY (가장 weak)
+write_stmt = session.prepare("INSERT INTO users (id, name) VALUES (?, ?)")
+write_stmt.consistency_level = ConsistencyLevel.LOCAL_ONE
+session.execute(write_stmt, [user_id, name])
+
+# 매 read — 매 strong consistency 가 필요 시 의 QUORUM
+read_stmt = session.prepare("SELECT * FROM users WHERE id = ?")
+read_stmt.consistency_level = ConsistencyLevel.LOCAL_QUORUM
+result = session.execute(read_stmt, [user_id])
+
+# 매 quorum write + quorum read = 매 strong consistency.
+```
+
+### Raft consensus (etcd)
+```python
+import etcd3
+
+client = etcd3.client(host='localhost', port=2379)
+
+# 매 strong consistency 의 write
+client.put('/config/feature_flag', 'true')
+
+# 매 read (sequential)
+value, _ = client.get('/config/feature_flag')
+
+# 매 distributed lock (CP)
+lock = client.lock('my-resource', ttl=10)
+if lock.acquire():
+    try: do_critical_section()
+    finally: lock.release()
+```
+
+### CRDT (eventual + conflict-free)
+```python
+class LWWRegister:
+    """매 Last-Write-Wins Register."""
+    def __init__(self):
+        self.value = None
+        self.timestamp = 0
+    
+    def set(self, value, timestamp):
+        if timestamp > self.timestamp:
+            self.value = value
+            self.timestamp = timestamp
+    
+    def merge(self, other):
+        if other.timestamp > self.timestamp:
+            self.value = other.value
+            self.timestamp = other.timestamp
+
+class GCounter:
+    """매 Grow-only counter."""
+    def __init__(self, node_id):
+        self.node_id = node_id
+        self.counts = {}
+    
+    def increment(self):
+        self.counts[self.node_id] = self.counts.get(self.node_id, 0) + 1
+    
+    def value(self):
+        return sum(self.counts.values())
+    
+    def merge(self, other):
+        for nid, cnt in other.counts.items():
+            self.counts[nid] = max(self.counts.get(nid, 0), cnt)
+```
+
+### Read-your-writes (sticky session)
+```python
+class StickyClient:
+    def __init__(self, replica_pool):
+        self.pool = replica_pool
+        self.last_write_replica = None
+    
+    def write(self, key, value):
+        # 매 write 의 leader
+        leader = self.pool.leader()
+        leader.write(key, value)
+        self.last_write_replica = leader
+    
+    def read(self, key):
+        # 매 own write 의 read 시 matched replica
+        if self.last_write_replica:
+            return self.last_write_replica.read(key)
+        # 매 else any
+        return self.pool.any().read(key)
+```
+
+### Quorum (Cassandra 식)
+```python
+# 매 R + W > N → 매 strong consistency
+N = 3  # 매 replica
+W = 2  # 매 write quorum
+R = 2  # 매 read quorum
+
+# 매 R + W = 4 > N = 3 → 매 latest 의 read 보장.
+```
+
+### Multi-region with Spanner-like
+```sql
+-- 매 Spanner: 매 global strong consistency
+BEGIN TRANSACTION;
+INSERT INTO orders (id, user_id, total) VALUES (uuid(), 123, 100);
+UPDATE inventory SET count = count - 1 WHERE id = 'item-456';
+COMMIT;
+
+-- 매 TrueTime 의 timestamp 의 ordering 의 보장.
+```
+
+### Hybrid: CP critical + AP rest
+```python
+class HybridStore:
+    def __init__(self):
+        self.cp_store = etcd3.client()      # 매 CP
+        self.ap_store = redis.Redis()       # 매 AP cache
+    
+    def get(self, key, strict=False):
+        if strict: return self.cp_store.get(key)[0]
+        cached = self.ap_store.get(key)
+        if cached: return cached
+        value = self.cp_store.get(key)[0]
+        self.ap_store.set(key, value, ex=60)
+        return value
+    
+    def set(self, key, value):
+        self.cp_store.put(key, value)
+        self.ap_store.delete(key)  # 매 invalidate
+```
+
+## 🤔 결정 기준
+| 상황 | Choice |
+|---|---|
+| Money / lock | CP (Spanner, etcd, Postgres) |
+| Social feed | AP (Cassandra, DynamoDB) |
+| Cart | AP + CRDT |
+| Counter | CP (Spanner) or CRDT |
+| Search | AP + eventual |
+| Config | CP (etcd, Zookeeper) |
+| Cache | AP + TTL |
+| Multi-region linear | Spanner / FoundationDB |
+
+**기본값**: CP for state-of-record, AP for derived / cache.
+
+## 🔗 Graph
+- 부모: [[Distributed-Systems]]
+- 변형: [[PACELC]] · [[BASE]] · [[ACID]]
+- 응용: [[Raft]] · [[Paxos]] · [[CRDT]] · [[Quorum]] · [[Spanner]]
+- DB: [[Cassandra]] · [[Postgres]] · [[Etcd]]
+- Adjacent: [[Availability-and-Persistence]] · [[Eventual Consistency]] · [[Linearizability]]
+
+## 🤖 LLM 활용
+**언제**: 매 distributed system design. 매 database choice. 매 multi-region architecture. 매 consistency model decision.
+**언제 X**: 매 single-server (no partition).
+
+## ❌ 안티패턴
+- **"매 모든 의 want"**: 매 impossible — 매 trade-off 의 필요.
+- **AP 의 financial**: 매 lost update / double spend.
+- **CP 의 social feed**: 매 partition 시 의 user-facing fail.
+- **Strict 의 default**: 매 unnecessary expensive.
+- **No conflict resolution (eventual)**: 매 silent loss.
+- **PACELC 무시**: 매 happy path latency 의 ignore.
+- **Cross-region sync replication**: 매 latency 의 disaster.
+
+## 🧪 검증 / 중복
+- Verified (Brewer 2000, Gilbert-Lynch 2002 proof, Abadi PACELC).
+- 신뢰도 A.
+- Related: [[Availability-and-Persistence]] · [[Database-Theory]] · [[Raft]] · [[CRDT]] · [[Software Architecture Styles]].
+
+## 🕓 Changelog
+| 날짜 | 변경 |
+|---|---|
+| 2026-05-08 | Phase 1 |
+| 2026-05-10 | Manual cleanup — CP/AP + PACELC + 매 Cassandra / etcd / CRDT / hybrid code |