hkucuk

Dağıtık sistemler, modern yazılım mimarisinin temelini oluşturur. Ancak birden fazla sunucunun aynı anda çalışması, veri tutarlılığını ve sistemin hata toleransını sağlamak gibi karmaşık zorlukları da beraberinde getirir. Bu zorlukların merkezinde 'konsensus' problemi yatar: bir grup sunucunun, ağ kesintileri veya sunucu arızaları gibi aksaklıklara rağmen tek bir değer veya eylem üzerinde anlaşmaya varması.

CAP teoremi, dağıtık sistem tasarımındaki en etkili prensiplerden biri olarak, mühendislerin dayanıklı ve ölçeklenebilir uygulamalar oluştururken karşılaştıkları temel kısıtlamaları ifade eder. İlk olarak Eric Brewer tarafından 2000 yılında öne sürülen ve daha sonra Seth Gilbert ve Nancy Lynch tarafından 2002 yılında matematiksel olarak kanıtlanan [1] bu teorem, dağıtık veri sistemlerinin aynı anda şu üç garantiden en fazla ikisini sağlayabileceğini belirtir; Tutarlılık (Consistency), Erişilebilirlik (Availability) ve Bölünme Toleransı (Partition tolerance).

Dağıtık sistemler, birden fazla bağımsız sürecin veya düğümün (node) ortak bir amaç doğrultusunda işbirliği yaptığı sistemlerdir. Modern teknoloji dünyasında mikroservis mimarilerinden, bulut (cloud) altyapılarına kadar pek çok alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadırlar.

Dağıtık sistemler günümüzün en kritik teknolojik yapı taşlarından biridir. Veritabanları, blok zincir ağları (blockchain), çok katmanlı kurumsal yazılım mimarileri, bulut bilişim altyapıları ve daha pek çok alanda, farklı fiziksel veya sanal düğümlerin (nodes) birlikte çalışması esasına dayanan sistemler kullanırız. Ancak bu sistemlerde iletişim kopuklukları, donanım hataları, kötü niyetli saldırılar veya yazılım hataları gibi pek çok sorun ortaya çıkabilir. Bu sorunlar dağıtık sistemin genel işleyişini ve güvenilirliğini doğrudan etkiler.

Dağıtık sistemlerde birden fazla düğüm (node) arasında karar birliğine varmak (konsensus) zor bir problemdir. PAXOS algoritması, dağıtık sistemlerde güvenilir bir şekilde konsensus sağlamak için geliştirilmiş, akademik dünyada oldukça kabul görmüş bir protokoldür. Leslie Lamport tarafından 1990'larda tanıtılmış olan bu algoritma özellikle hata toleransının kritik olduğu sistemlerde kullanılır.

Go (Golang), Google tarafından 2007 yılında tasarlanmaya başlayan ve 2009'da açık kaynak olarak yayınlanan, özellikle yüksek performanslı ve ölçeklenebilir yazılımlar geliştirmeye odaklanmış modern bir programlama dilidir. Basit ve anlaşılır sözdizimi sayesinde hem deneyimli hem de yeni başlayan geliştiriciler tarafından kolayca öğrenilebilir. Aynı zamanda, hafif ve hızlı bir şekilde derlenebilen bir dil olduğu için C benzeri bir performans elde edilebilir.

Dağıtık sistemler günümüzde giderek daha fazla popüler hâle gelmiştir. Mikroservis mimarileri, veri merkezleri arası replikasyonlar, coğrafi olarak dağıtık veri tabanları, çoklu erişim noktalarına sahip uygulamalar ve benzeri senaryolar, veri tutarlılığının sağlanmasını oldukça karmaşık bir hâle getirir. Verinin aynı anda birden fazla lokasyonda bulunması, güncellenmesi veya okunması sırasında çatışmalar (conflicts) ortaya çıkabilir. İşte bu noktada CRDT (Conflict-free Replicated Data Types) kavramı devreye girer.

Banker Algoritması, işletim sistemlerinde kullanılan ve deadlock (kilitlenme) olasılığını azaltmaya yardımcı olan bir algoritmadır. Deadlock, birbirlerine ihtiyaç duyan işlemlerin veya kaynakların birbirini beklemesi sonucunda oluşan ve sistemde ilerleme engelleyen bir durumdur. Banker Algoritması, bu tür kilitlenmeleri önlemek için tasarlanmıştır ve özellikle kaynak yönetimi gerektiren sistemlerde kullanılır.

Borůvka'nın algoritması, minimum kapsayan ağaçları bulmak için kullanılan etkili bir graf algoritmasıdır. Graf teorisinde önemli bir yere sahip olan bu algoritma, bir graf içindeki en küçük ağırlıklı kenarları seçerek ve bu kenarları birleştirerek minimum kapsayan ağaçları oluşturur. Temel prensibi graf içindeki her bir düğümü kapsayan ağaçlara ayırmak ve ardından bu ağaçları birleştirerek birbirine bağlamaktır.

Ford-Fulkerson algoritması, ağ teorisinde önemli bir yere sahip olan ve bir ağdaki maksimum akışı belirlemeyi amaçlayan bir graf algoritmasıdır. Akış ağlarındaki bir kaynaktan bir hedefe ulaşan en büyük akışı bulmak için kullanılır. Algoritma bu maksimum akışı bulmak için artan yolları keşfeder ve bu yollar boyunca akışı artırır.