Conflict-Free Replicated Data Types ( CRDT ) telah muncul sebagai solusi yang menjanjikan untuk membangun sistem terdistribusi yang dapat menangani kegagalan jaringan dan mempertahankan konsistensi tanpa koordinasi. Struktur data ini memungkinkan beberapa node untuk melakukan perubahan independen dan menggabungkannya secara otomatis, menawarkan apa yang disebut peneliti sebagai Strong Eventual Consistency. Namun, ketika pengembang mulai mengimplementasikan CRDT dalam aplikasi nyata, tantangan praktis yang signifikan mulai muncul yang menyoroti kesenjangan antara keanggunan teoretis dan realitas produksi.
Kesenjangan Antara Janji dan Realitas
CRDT menawarkan keunggulan teoretis yang menarik untuk sistem terdistribusi. Mereka menghilangkan kebutuhan node untuk berkoordinasi selama operasi baca dan tulis, berpotensi memberikan latensi rendah dan toleransi kesalahan yang luar biasa. Secara teori, sebuah sistem dapat terus berfungsi normal bahkan jika semua node kecuali satu mengalami crash secara bersamaan. Hal ini membuat mereka sangat menarik untuk aplikasi local-first dan sistem geo-replicated di mana partisi jaringan sering terjadi.
Namun, komunitas pengembang menemukan bahwa CRDT dapat dengan mudah merusak logika aplikasi dengan cara yang tidak terduga. Masalah inti terletak pada bagaimana penggabungan parsial dan tidak berurutan mempengaruhi state aplikasi. Ketika pembaruan tiba dalam urutan yang berbeda di node yang berbeda, resolusi konflik otomatis dapat menghasilkan hasil yang secara teknis konsisten tetapi secara semantik tidak bermakna.
Catatan: Strong Eventual Consistency berarti bahwa node mencapai state yang sama segera setelah memproses pembaruan yang sama, bukan konvergen secara bertahap dari waktu ke waktu.
Perbandingan Model Konsistensi CRDT
| Jenis Konsistensi | Jaminan Konvergensi | Koordinasi Diperlukan | Resolusi Konflik |
|---|---|---|---|
| Eventual Consistency | Akhirnya state sama | Tidak | Manual/Level-Aplikasi |
| Strong Eventual Consistency | Langsung state sama | Tidak | Otomatis/Deterministik |
| Strong Consistency | Selalu state sama | Ya | Protokol koordinasi |
Logika Aplikasi Menjadi Kompleks
Tantangan paling signifikan muncul ketika mencoba mempertahankan semantik aplikasi yang bermakna. Pertimbangkan sistem pelacakan tugas sederhana di mana satu pembaruan membatalkan tugas sementara yang lain secara bersamaan mencoba memulainya. CRDT akan menggabungkan perubahan ini secara konsisten di semua node, tetapi state yang dihasilkan mungkin menunjukkan tugas yang dibatalkan dan sedang berjalan - secara teknis valid dari perspektif CRDT tetapi tidak masuk akal untuk aplikasi.
Hal ini memaksa pengembang untuk benar-benar memikirkan kembali bagaimana mereka merancang logika aplikasi. Setiap bagian kode harus mempertimbangkan bagaimana penggabungan parsial dapat mempengaruhi state dan memastikan logika menangani skenario ini dengan baik. Persyaratan ini merupakan perubahan fundamental dalam bagaimana pengembang mendekati desain sistem, membuat CRDT jauh lebih menantang untuk diimplementasikan dengan benar dibandingkan pendekatan tradisional.
Tantangan Implementasi CRDT yang Umum
- Semantik State: State yang digabungkan mungkin konsisten secara teknis tetapi tidak bermakna bagi aplikasi
- Penanganan Timestamp: Waktu non-linear dalam sistem terdistribusi memperumit pengurutan
- Keamanan Tipe: Kesulitan membuat state aplikasi yang tidak valid menjadi tidak dapat direpresentasikan
- Kompleksitas Pengembangan: Memerlukan pemikiran ulang pola logika aplikasi tradisional
- Kesenjangan Framework: Keterbatasan tooling untuk mendefinisikan semantik aplikasi di atas CRDT
Pencarian Abstraksi yang Lebih Baik
Komunitas mengakui kesulitan implementasi ini dan menyerukan kerangka kerja pengembangan yang lebih baik. Ada permintaan yang meningkat untuk alat yang memungkinkan pengembang mendefinisikan semantik aplikasi di atas CRDT sambil secara otomatis memastikan konsistensi tipe. Beberapa menyarankan penggunaan sistem tipe yang lebih canggih di mana state yang tidak valid menjadi tidak mungkin untuk direpresentasikan, tetapi bahkan pendekatan ini menghadapi tantangan ketika berurusan dengan sifat non-linear waktu dalam lingkungan komputasi terdistribusi.
Dengan CRDT Anda harus mempertimbangkan bagaimana penggabungan parsial yang tidak berurutan mempengaruhi state, dan memastikan logika Anda selalu ditulis dengan cara sehingga hal-hal ini ditangani dengan benar. Itu tidak mudah!
Aplikasi Praktis Menunjukkan Harapan
Meskipun menghadapi tantangan implementasi, CRDT menemukan kesuksesan dalam kasus penggunaan spesifik. Mereka bekerja dengan baik untuk skenario seperti sistem caching terdistribusi di mana node perlu berbagi informasi tentang kunci yang tersedia untuk routing permintaan. Set-based CRDT , yang hanya memungkinkan penambahan elemen, terbukti sangat berguna untuk aplikasi ini karena mereka menghindari banyak konflik semantik yang mengganggu struktur data yang lebih kompleks.
Teknologi ini juga menunjukkan harapan untuk skenario collaborative editing di mana konflik memiliki strategi resolusi alami. Ketika dua orang memperbaiki kesalahan ketik yang sama dalam dokumen, hasil visual tetap sama terlepas dari urutan penggabungan, membuat CRDT menjadi pilihan alami untuk aplikasi semacam itu.
Kesimpulan
CRDT merupakan langkah penting menuju pembangunan sistem terdistribusi yang lebih tangguh, tetapi mereka bukan solusi universal yang awalnya diharapkan beberapa pihak. Meskipun mereka memecahkan tantangan teknis mencapai konsistensi tanpa koordinasi, mereka memperkenalkan kompleksitas baru dalam mempertahankan semantik aplikasi. Kesuksesan dengan CRDT memerlukan pertimbangan yang cermat terhadap kasus penggunaan, desain aplikasi yang canggih, dan seringkali penerimaan trade-off yang tidak dihadapi sistem tradisional. Seiring teknologi ini matang, fokus bergeser dari membuktikan manfaat teoretis ke membangun alat praktis yang membuat CRDT dapat diakses oleh pengembang sehari-hari.
Referensi: Strong Eventual Consistency - The Big Idea behind CRDTS