Что такое консистентность данных? Приведите примеры в контексте Go и распределенных систем.

Консистентность (согласованность) данных — это гарантия того, что данные остаются корректными и предсказуемыми после выполнения операций. В зависимости от контекста, это понятие имеет разные значения.

1. Конкурентность в Go

В контексте многопоточного программирования на Go, консистентность означает, что все горутины видят актуальное и согласованное состояние разделяемых данных. Нарушение консистентности приводит к состоянию гонки (race condition).

Для обеспечения консистентности используются примитивы синхронизации, например sync.Mutex:

package main

import (
    "fmt"
    "sync"
)

var (
    counter int
    mu      sync.Mutex
    wg      sync.WaitGroup
)

// increment безопасно увеличивает счетчик
func increment() {
    defer wg.Done()
    mu.Lock() // Захватываем мьютекс, чтобы только одна горутина могла изменять counter
    counter++
    mu.Unlock() // Освобождаем мьютекс
}

func main() {
    for i := 0; i < 1000; i++ {
        wg.Add(1)
        go increment()
    }

    wg.Wait() // Ждем завершения всех горутин
    fmt.Println("Final counter:", counter) // Всегда будет 1000
}

Без мьютекса результат был бы непредсказуем, так как операции чтения и записи (counter++) не атомарны.

2. Распределенные системы

Здесь консистентность — одно из свойств CAP-теоремы (Consistency, Availability, Partition Tolerance). Она означает, что любой запрос к любому узлу распределенной системы вернет одни и те же, самые свежие данные.

• Сильная консистентность (Strong Consistency): Все реплики данных синхронизированы. Достигается с помощью алгоритмов консенсуса, таких как Raft или Paxos. Системы вроде etcd и Consul, написанные на Go, используют Raft для этого.
• Консистентность в конечном счете (Eventual Consistency): Система гарантирует, что если новых обновлений не поступает, то со временем все реплики придут к одному состоянию. Этот подход используется во многих NoSQL базах данных (например, Cassandra) для повышения доступности и производительности.

3. Базы данных (ACID)

В транзакционных базах данных, буква 'C' в ACID означает Consistency. Это гарантия того, что любая транзакция переводит базу данных из одного валидного состояния в другое, не нарушая заданных правил и ограничений (constraints, triggers).