Nếu một hệ thống ATM cố gắng đạt được "sự nhất quán" cao, nghĩa là nó hiển thị số dư tài khoản mới nhất bằng cách kiểm tra cơ sở dữ liệu từ xa, đồng nghĩa với việc khách hàng phải đợi hoặc thậm chí ngăn họ truy cập vào tài khoản của mình trong thời gian lấy dữ liệu.

Mặt khác, nếu hệ thống ATM ưu tiên "sẵn có", chúng có thể cho phép người dùng truy cập tài khoản của họ nhanh chóng, nhưng có nguy cơ hiển thị thông tin không chính xác. Để tránh những kết quả không mong muốn, việc thiết kế hệ thống ATM và các hệ thống phân tán khác đòi hỏi phải có sự đánh đổi thông minh.

Để khắc phục hạn chế đó, mới đây, nhóm nhà nghiên cứu đến từ Đại học California, Berkeley của Mỹ và Đại học Kỹ thuật Dresden, Đức đã phát hiện ra mối quan hệ đại số đơn giản giữa tính nhất quán, tính khả dụng và độ trễ của mạng.

Các nhà nghiên cứu gọi mối quan hệ đại số này là định lý độ trễ nhất quán sẵn có rõ ràng (CAL). Định lý này giúp định lượng tính nhất quán, tính khả dụng và độ trễ rõ ràng dưới dạng khoảng thời gian. Định lý CAL được xây dựng dựa trên định lý phân vùng mạng nhất quán sẵn có (CAP) của Eric Brewer.

Không giống như định lý CAP khiến các nhà thiết kế hệ thống phải lựa chọn hy sinh 1 trong 2 tính nhất quán, tính khả dụng hoặc cả hai khi xảy ra sự cố mạng, định lý CAL cho phép các nhà thiết kế hệ thống điều chỉnh lựa chọn của họ tùy thuộc vào tình huống. Phương pháp cho phép "thiết kế chặt chẽ với các giả định được nêu rõ ràng”.

Thiết kế nghiêm ngặt là điều cần thiết cho các hệ thống phân tán kiểm soát các mạng phức tạp gồm các thiết bị được kết nối như robot nhà máy, thiết bị y tế và hệ thống bảo mật, có độ trễ khác nhau ở các nút và dễ xảy ra lỗi mạng.

Bằng cách kết hợp định lý CAL và ngôn ngữ điều phối Lingua Franca (công cụ mạnh mẽ cho phép các lập trình viên chỉ định cách các nút khác nhau tương tác với nhau), các nhà thiết kế hệ thống có thể lập mô hình các mạng phức tạp và sử dụng kết quả để tùy chỉnh các hệ thống phân tán nhằm đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả. 

Các nhà nghiên cứu đã chứng minh tính hiệu quả của phương pháp của họ bằng cách sử dụng mạng ATM đơn giản để theo dõi số dư và xử lý giao dịch. Họ đã sử dụng định lý CAL để lập mô hình mạng lưới các máy ATM và rút ra các giới hạn về độ trễ của mạng dựa trên các yêu cầu về tính sẵn sàng và tính nhất quán tối thiểu được chỉ định bằng ngôn ngữ điều phối LF. 

Giữ trong các giới hạn này, họ có thể tối ưu hóa thiết kế của mạng bằng cách đưa ra quyết định về vị trí phần mềm và ưu tiên tính nhất quán hay tính khả dụng. Trong thế giới thực, cần thiết việc tối ưu hóa như vậy để đạt được các mục tiêu kinh doanh.

Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra cách phát hiện và xử lý vi phạm các yêu cầu về độ trễ của mạng sau khi triển khai một hệ thống như vậy. Với các trình xử lý lỗi tích hợp được cung cấp bởi ngôn ngữ điều phối LF, các nhà thiết kế hệ thống có thể chọn bỏ tính nhất quán hoặc tính khả dụng và "xử lý các lỗi đó một cách chuyên nghiệp".

Hải Hà