Níveis de coerência no Azure Cosmos DBConsistency levels in Azure Cosmos DB

Bancos de dados distribuídos que dependem de replicação para alta disponibilidade, baixa latência ou ambos realizam o equilíbrio fundamental entre a coerência de leitura versus a disponibilidade, a latência e a taxa de transferência.Distributed databases that rely on replication for high availability, low latency, or both, make the fundamental tradeoff between the read consistency vs. availability, latency, and throughput. A maioria dos bancos de dados distribuídos comercialmente disponíveis perguntar aos desenvolvedores escolher entre os dois modelos de consistência extreme: forte consistência e eventual consistência.Most commercially available distributed databases ask developers to choose between the two extreme consistency models: strong consistency and eventual consistency. O  transação atômica ou o modelo de coerência forte é o padrão ouro de programação de dados.The  linearizability or the strong consistency model is the gold standard of data programmability. Mas ele adiciona um preço maior latência (no estado estável) e redução de disponibilidade (durante falhas).But it adds a price of higher latency (in steady state) and reduced availability (during failures). Por outro lado, a consistência eventual oferece maior disponibilidade e melhor desempenho, mas torna difícil a programação de aplicativos.On the other hand, eventual consistency offers higher availability and better performance, but makes it hard to program applications.

O Azure Cosmos DB aborda a coerência de dados como um espectro de opções, em vez dos dois extremos.Azure Cosmos DB approaches data consistency as a spectrum of choices instead of two extremes. Consistência forte e consistência eventual são nas extremidades do espectro, mas há muitas opções de consistência, juntamente com o espectro.Strong consistency and eventual consistency are at the ends of the spectrum, but there are many consistency choices along the spectrum. Os desenvolvedores podem usar essas opções para fazer escolhas precisas e granulares vantagens e desvantagens em relação à alta disponibilidade e desempenho.Developers can use these options to make precise choices and granular tradeoffs with respect to high availability and performance.

Com o Azure Cosmos DB, os desenvolvedores pode escolher a partir de cinco modelos de consistência bem definidos no espectro de consistência.With Azure Cosmos DB, developers can choose from five well-defined consistency models on the consistency spectrum. Do mais forte ao mais relaxadas, os modelos incluem forte, desatualização, sessão, prefixo consistentee eventual consistência.From strongest to more relaxed, the models include strong, bounded staleness, session, consistent prefix, and eventual consistency. Os modelos são bem definidas e intuitiva e podem ser usados para cenários específicos do mundo real.The models are well-defined and intuitive and can be used for specific real-world scenarios. Cada modelo fornece compensações de desempenho e disponibilidade e com o respaldo de SLAs.Each model provides availability and performance tradeoffs and is backed by the SLAs. A imagem a seguir mostra os níveis de consistência diferentes como um espectro.The following image shows the different consistency levels as a spectrum.

Consistência como um espectro

Os níveis de consistência são independentes de região e são garantidos para todas as operações, independentemente da região da qual as leituras e gravações são atendidas, o número de regiões associadas à sua conta do Cosmos do Azure, ou se sua conta está configurada com um único ou em várias regiões de gravação.The consistency levels are region-agnostic and are guaranteed for all operations regardless of the region from which the reads and writes are served, the number of regions associated with your Azure Cosmos account, or whether your account is configured with a single or multiple write regions.

Escopo da coerência de leituraScope of the read consistency

A consistência de leitura se aplica a uma única operação de leitura no escopo dentro de um intervalo de chave de partição ou uma partição lógica.Read consistency applies to a single read operation scoped within a partition-key range or a logical partition. A operação de leitura pode ser emitida por um cliente remoto ou um procedimento armazenado.The read operation can be issued by a remote client or a stored procedure.

Configurar o nível de consistência padrãoConfigure the default consistency level

Você pode configurar o nível de coerência padrão em sua conta do Azure Cosmos a qualquer momento.You can configure the default consistency level on your Azure Cosmos account at any time. O nível de consistência padrão configurado em sua conta se aplica a todos os bancos de dados Cosmos do Azure e contêineres na conta.The default consistency level configured on your account applies to all Azure Cosmos databases and containers under that account. Todas as leituras e consultas emitidas em um contêiner ou banco de dados usam o nível de consistência especificado por padrão.All reads and queries issued against a container or a database use the specified consistency level by default. Para obter mais informações, consulte configurar o nível de consistência padrão.To learn more, see how to configure the default consistency level.

Garantias associadas a níveis de coerênciaGuarantees associated with consistency levels

Os SLAs abrangentes fornecidos pelo Azure Cosmos DB garantem que 100% de solicitações de leitura atendam a garantia de consistência para qualquer nível de consistência que você escolher.The comprehensive SLAs provided by Azure Cosmos DB guarantee that 100 percent of read requests meet the consistency guarantee for any consistency level you choose. Uma solicitação de leitura atende ao SLA de consistência, se todas as garantias de consistência associadas ao nível de consistência forem atendidas.A read request meets the consistency SLA if all the consistency guarantees associated with the consistency level are satisfied. As definições de precisas de as cinco níveis de consistência no Azure Cosmos DB usando o linguagem de especificação de TLA + são fornecidos no azure-cosmos-tla repositório do GitHub.The precise definitions of the five consistency levels in Azure Cosmos DB using the TLA+ specification language are provided in the azure-cosmos-tla GitHub repo.

A semântica dos cinco níveis de coerência é descrita aqui:The semantics of the five consistency levels are described here:

  • Strong: Coerência forte oferece uma garantia de linearizabilidade.Strong: Strong consistency offers a linearizability guarantee. As leituras são garantidas para retornar a versão mais recente de um item.The reads are guaranteed to return the most recent committed version of an item. Um cliente nunca vê uma gravação não comprometida ou parcial.A client never sees an uncommitted or partial write. Os usuários sempre terão a garantia de ler a última gravação confirmada.Users are always guaranteed to read the latest committed write.

  • Bounded staleness: As leituras têm a garantia de honrar a garantia de prefixo consistente.Bounded staleness: The reads are guaranteed to honor the consistent-prefix guarantee. As leituras podem não acompanhar as gravações no máximo "K" versões (ou seja, "atualizações") de um item ou pelo "T" intervalo de tempo.The reads might lag behind writes by at most "K" versions (i.e., "updates") of an item or by "T" time interval. Em outras palavras, quando você escolher desatualização limitada, "staleness" pode ser configurado de duas maneiras:In other words, when you choose bounded staleness, the "staleness" can be configured in two ways:

    • O número de versões (K) do itemThe number of versions (K) of the item
    • O intervalo de tempo (T) pelo qual as leituras podem não acompanhar as gravaçõesThe time interval (T) by which the reads might lag behind the writes

    A desatualização limitada oferece ordem global total, exceto na "janela de desatualização".Bounded staleness offers total global order except within the "staleness window." Há garantias de leitura monotônica em uma região tanto dentro quanto fora da janela de desatualização.The monotonic read guarantees exist within a region both inside and outside the staleness window. Coerência forte tem a mesma semântica que o oferecido por desatualização limitada.Strong consistency has the same semantics as the one offered by bounded staleness. A janela de desatualização limitada é igual a zero.The staleness window is equal to zero. A desatualização limitada também é referida como linearização retardada no tempo.Bounded staleness is also referred to as time-delayed linearizability. Quando um cliente executa operações de leitura em uma região que aceite gravações, as garantias fornecidas pelo consistência de desatualização são idênticas a essas garantias pela coerência forte.When a client performs read operations within a region that accepts writes, the guarantees provided by bounded staleness consistency are identical to those guarantees by the strong consistency.

  • Session: As leituras têm a garantia de honrar o prefixo consistente (assumindo uma seção de “gravador” única), leituras monotônicas, gravações monótonas, leituras de suas gravações, garantias de gravação de seguidas leituras.Session: The reads are guaranteed to honor the consistent-prefix (assuming a single “writer” session), monotonic reads, monotonic writes, read-your-writes, and write-follows-reads guarantees. A coerência de sessão engloba uma sessão de cliente.Session consistency is scoped to a client session.

  • Prefixo Coerente: Atualizações que são retornadas contêm algum prefixo de todas as atualizações, sem intervalos.Consistent prefix: Updates that are returned contain some prefix of all the updates, with no gaps. Nível de consistência de prefixo consistente garante que as leituras nunca vejam gravações fora de ordem.Consistent prefix consistency level guarantees that reads never see out-of-order writes.

  • Eventual: Não há nenhuma garantia de ordenação para leituras.Eventual: There's no ordering guarantee for reads. Na ausência de qualquer gravação adicional, as réplicas eventualmente convergem.In the absence of any further writes, the replicas eventually converge.

Níveis de consistência explicados através do beisebolConsistency levels explained through baseball

Vejamos um cenário de jogo de beisebol como exemplo.Let's take a baseball game scenario as an example. Imagine uma sequência de gravações que representam a pontuação de um jogo de beisebol.Imagine a sequence of writes that represent the score from a baseball game. A pontuação da linha entrada-por-entrada é descrita no papel de Consistência de dados replicados através do beisebol.The inning-by-inning line score is described in the Replicated data consistency through baseball paper. Este jogo de beisebol hipotético está atualmente no meio da sétima entrada.This hypothetical baseball game is currently in the middle of the seventh inning. É a transferência de sétima entrada.It's the seventh-inning stretch. Os visitantes estão por trás com uma pontuação de 2 a 5 conforme mostrado abaixo:The visitors are behind with a score of 2 to 5 as shown below:

11 22 33 44 55 66 77 88 99 ExecuçõesRuns
VisitantesVisitors 00 00 11 00 11 00 00 22
Página InicialHome 11 00 11 11 00 22 55

Um contêiner do Azure Cosmos mantém os totais de execução para os visitantes e equipes iniciais.An Azure Cosmos container holds the run totals for the visitors and home teams. Enquanto o jogo estiver em andamento, diferentes garantias de leitura podem resultar em clientes lerem diferentes pontuações.While the game is in progress, different read guarantees might result in clients reading different scores. A tabela a seguir lista o conjunto completo de pontuações que podem ser retornadas ao ler as pontuações do visitante e da casa com cada uma das cinco garantias de coerência.The following table lists the complete set of scores that might be returned by reading the visitors' and home scores with each of the five consistency guarantees. A pontuação dos visitantes é listada primeiro.The visitors' score is listed first. Diferentes valores retornados possíveis são separados por vírgulas.Different possible return values are separated by commas.

Nível de coerênciaConsistency level Pontuações (visitantes, Home)Scores (Visitors, Home)
ForteStrong 2 a 52-5
Desatualização LimitadaBounded staleness As pontuações são no máximo uma entrada de data: 2-3, 2-4, 2-5Scores that are at most one inning out of date: 2-3, 2-4, 2-5
SessãoSession
  • Para o gravador: 2 a 5For the writer: 2-5
  • Para qualquer outra pessoa que não seja o gravador: 0-0, 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 1-0, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-0, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5For anyone other than the writer: 0-0, 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 1-0, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-0, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5
  • Depois de ler 1-3: 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4, 2-5After reading 1-3: 1-3, 1-4, 1-5, 2-3, 2-4, 2-5
Prefixo coerenteConsistent prefix 0-0, 0-1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-3, 2-4, 2-50-0, 0-1, 1-1, 1-2, 1-3, 2-3, 2-4, 2-5
EventualEventual 0-0, 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 1-0, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-0, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-50-0, 0-1, 0-2, 0-3, 0-4, 0-5, 1-0, 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, 2-0, 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5

Leitura adicionalAdditional reading

Para saber mais sobre conceitos de coerência, leia os artigos a seguir:To learn more about consistency concepts, read the following articles:

Próximas etapasNext steps

Para saber mais sobre os níveis de coerência no Azure Cosmos DB, leia os artigos a seguir:To learn more about consistency levels in Azure Cosmos DB, read the following articles: