Репликация
| Определение: |
| Репликация — это поддержание одинаковых данных на нескольких узлах распределенной системы. |
Реализация репликации
Типы репликации
- Синхронная — гарантирует одинаковое состояние реплик, требует введения распределенных транзакций.
- Асинхронная — допускает задержки репликации.
Репликация основной копией
Есть одна главная копия данных, запросы на запись поступают только туда, а затем реплицируются на все остальные копии. За согласованность изменений отвечает главная копия. Если изменения приводят к несогласованному состоянию, то транзакция откатывается. Запросы на чтение могут быть обработаны любой репликой. Такая реализация эффективна, если количество записей сильно меньше количества запросов чтения.
Симметричная репликация
Чтение и запись могут быть обработаны любой копией. При необходимости реплики могут работать автономно.
Преимущества:
- Запросы можно отправлять на географически ближайшую реплику
Недостатки:
- Необходимо обрабатывать случай записей с разных копий, которые конфликтуют при репликации.
- При выходе из строя любой реплики, состояние системы не согласовано и данные потеряны.
Таким образом, синхронная репликация сложна и малонадежна. В реальности распределенные базы данных решают эту проблему лучше.
Рассылка изменений
Информация обо всех сделанных изменениях содержится в журнале транзакций. Репликация достигается за счёт рассылки протоколов транзакций. Это можно сделать двумя способами:
Репликация операторов
- На реплике выполняются те же операторы
- Пересылается малый объем данных
- Операторы должны быть детерминированны
- Необходимо учитывать взаимный порядок выполнения транзакций.
Репликация записей
- Пересылается информация об изменении записей
- Результат детерминирован
- Вынужденно пересылается большое количество записей
Применения репликации
Вертикальное масштабирование
Большое количество чтений, малое количество записей. Схема репликации с одной копией. Примеры: web-сервера, erp-системы.
Горизонтальное масштабирование
Большое количество локальный операций (например, по критерию географической распределенности). Реплика отвечает за свой набор данных, т.е. по запросу всегда можно определить нужную реплику. Применение: географическая распределенность, независимость по данным, непостоянная связь.
Повышение доступности
Ассиметричная схема репликации позволяет менять основную реплику не останавливая работу системы.
Резервное копирование
Ассиметричная схема.
- Для получения резервной копии добавим специальную реплику, которая будет синхронизирована с основной.
- В момент взятия резервной копии отключаем синхронизацию.
- Чтобы сделать следующую резервную копию, синхронизация снова включается.
- Реплика получает все изменения, сделанные с момента отключения.
Преобразование данных
Ассиметричная схема репликации позволяет добавлять специальные реплики, которые занимаются обработкой данных. Периодически синхронизуясь, такая реплика преобразовывает данные, например: изменение формата хранения, консолидация данных, унификация данных.
Литература
- Дейт К. Введение в системы баз данных (глава 21)
- PostgreSQL: High Availability, Load Balancing, and Replication
- MySQL: Replication
