分布式计算领域的哥德尔Eric Brewer

文 / 苏椰

2010年3月，ACM宣布将2009年度“ACM-Infosys”奖颁发给加州大学伯克利分校的Eric Brewer教授，以表彰他在可扩展互联网等领域所做的贡献。Brewer在伯克利获得了计算机科学学士学位，随后在麻省理工学院获得计算机科学硕士和博士学位。32岁时，他拿到了伯克利的终身教授职位，这个职位是很多人的毕生梦想，而他却初出江湖就将其纳入囊中。这到底是个什么人？他到底做了什么事？

要说Brewer教授的工作，我们要从80年前的另一个人说起。1930年，著名数学家希尔伯特发表了他著名的退休演讲，其中有一句话鼓舞了一代数学家：“我们必须知道，我们必将知道。”这句话所指的，是他的“希尔伯特计划”，也就是证明数学体系的完备性、相容性和可判定性。数学家们为这美好的未来而不懈奋斗，然而这场美梦却被一个人打破了。1931年，哥德尔证明了，任何完备的系统都是不相容的，而任何相容的系统都是不完备的，二者不可得兼，这就是哥德尔定理。这个证明彻底摧毁了希尔伯特计划，使数学变成了一个残缺的世界。说到这里，不妨说一点题外话，希尔伯特提出的三个问题，哥德尔解决了前两个。那么剩下一个“可判定性”呢？这个问题是由艾伦·图灵在1936年的论文中首次解决的，也正是在这篇论文中，他提出了图灵机，后来成为现代计算机的理论模型。

读者也许要说，这80年前的事情，跟年轻的Brewer有什么关系啊？别急，马上我们就将看到，Brewer有着一个几乎同构的故事，他俨然就是分布式计算领域的哥德尔。对于一个分布式计算服务来说，有个CAP原理，包含三个最重要的属性：相容性（Consistency），读操作是否总能读到前一个写操作的结果，即是说在分布式环境中，多点读出的数据是否相容。可用性（Availability），访问数据的性能。分区容忍性（Partition tolerance ），数据的(网络)分区特性，对系统性能的影响程度。

对于一个分布式计算系统来说，这三个属性非常重要。因此，计算机科学家们一直在拼尽全力地寻找一种方法，能够实现同时满足CAP三者的完美分布式系统。但是就在大家都忙得热火朝天的时候，2007年，如同当年的哥德尔一样，Brewer教授站出来指出：CAP永远不可能同时满足，提高其中任意两者的同时，必然要牺牲第三者。这就是Brewer的CAP定理，后来由麻省理工学院的两位科学家证明。这个定理告诉大家，不要再浪费时间去研究如何兼顾了，因为这根本就是不可能的，只能根据具体应用，来决定如何在三者之间进行取舍。CAP理论为很多巨型的数据中心，尤其是现在很多的SNS网站提供了有力的理论指导，比如说Google的BigTable系统就是一个牺牲了A的典型例子。有意思的是，Brewe今年5月在Twitter上透露，他利用学术休假的时间已经开始在Google公司领导下一代基础设施的设计了。就在提出CAP理论的同一年，Brewer当选美国国家工程院院士，并于次年当选ACM Fellow。

除CAP定理外，Brewer还有很多其他成就。1995年，他与人共同创建了著名搜索引擎公司Inktomi，曾是纳斯达克100指数成分股，后来被Yahoo!收购。2000年，他协助美国联邦政府做网站，建立了usa.gov并上线。他还非常关心发展中国家和贫困国家的信息化进程，提出了WiLDNet等很多概念，旨在通过技术方法，帮助人们以更低的成本获得无线通信能力。他的系统被部署用于印度的远程医疗，有超过20000名眼科患者通过该系统重新获得光明。