Репликация базы данных 101: все, что вам нужно знать

Репликация базы данных включает в себя обеспечение репликации важных данных в нескольких местах внутри компании.

В эпоху передовых цифровых технологий предприятия должны принимать все меры для защиты своих данных и обеспечения их постоянной доступности. Доступность данных важна для принятия упреждающих решений и расширения возможностей других технологий. такие как ИИ. Именно здесь репликация базы данных становится высоким приоритетом.

Но что такое репликация базы данных? Что это включает в себя и каковы преимущества репликации баз данных? Давай выясним.

Что такое репликация базы данных?

Репликация базы данных — это процесс создания и обслуживания нескольких копий базы данных в разных местах или на разных серверах. Основная цель репликации — повысить доступность данных, распределить рабочую нагрузку и повысить общую производительность системы базы данных. Он также обеспечивает избыточность и отказоустойчивость, гарантируя, что данные реплицируются на несколько узлов синхронно или асинхронно.

Репликация базы данных играет решающую роль в современном управление данными системы и стратегии. Это фундаментальный метод, используемый организациями для обеспечения целостности, надежности и доступности данных. Это упрощает доступ к данным для нескольких групп и, создавая копии, защищает данные от подделки и уничтожения.

Репликация базы данных — это непрерывный процесс. Непрерывная репликация гарантирует, что изменения в основной базе данных оперативно распространяются на реплики, гарантируя глобальную актуальность данных. Это позволяет организациям добавлять новые реплики и адаптировать развивающиеся схемы. Непрерывная репликация также облегчает автоматическое переключение при сбое и восстановление, обеспечивая плавный переход при сбоях основной базы данных.

Разница между репликацией данных и репликацией базы данных

Прежде чем углубляться в репликацию базы данных, важно понять разницу между репликацией данных и репликацией базы данных.

Репликация данных означает копирование определенных данных с одного устройства хранения на другое, часто в целях резервного копирования. Этот процесс гарантирует, что в случае аппаратного сбоя или потери данных реплицированные данные можно будет использовать для восстановления исходных данных.

С другой стороны, репликация базы данных предполагает репликацию весь базу данных, включая ее схему, таблицы и хранимые процедуры, на несколько серверов. В отличие от репликации данных, которая фокусируется исключительно на копировании данных, репликация базы данных направлена ​​на создание идентичных копий всей структуры базы данных и ее содержимого.

Естественно, репликация базы данных требует большей сложности и замысловатости по сравнению с простой репликацией данных. Это требует тщательного рассмотрения таких факторов, как согласованность данных, синхронизация и разрешение конфликтов.

Репликация базы данных против зеркалирования

Репликация и зеркалирование базы данных — это методы, используемые для создания избыточных копий базы данных. Однако между ними есть некоторые ключевые различия.

Репликация базы данных предполагает создание нескольких копий базы данных. Как упоминалось ранее, он распределяет рабочую нагрузку и повышает производительность, позволяя приложениям и пользователям получать доступ к данным из ближайшей реплики.

Явное преимущество репликации базы данных перед зеркалированием заключается в гибкости, которую она предлагает с точки зрения распределения данных и вариантов конфигурации. Он предлагает возможность выборочно реплицировать определенные объекты или подмножества данных в базе данных. Эта функция обеспечивает большую степень детализации и контроля над тем, какие данные реплицируются, позволяя пользователям адаптировать процесс репликации для удовлетворения конкретных потребностей.

С другой стороны, зеркалирование предполагает создание точной копии базы данных на другом сервере, известном как зеркальный сервер. Зеркальный сервер остается синхронизированным с основным сервером посредством непрерывной передачи данных. В случае сбоя на основном сервере зеркальный сервер может легко взять на себя управление.

Следует иметь в виду, что при зеркальном отображении базы данных ее нельзя запрашивать, пока не будут созданы снимки.

Почему организации тиражируют базы данных?

Одним из ключевых преимуществ репликации базы данных является повышение доступности данных. Благодаря нескольким копиям базы данных, распределенным по разным местам или серверам, организации могут гарантировать, что данные всегда будут доступны, даже в случае сбоя сервера или сбоя в сети. Высокая доступность данных необходима для доступа к актуальной информации в режиме реального времени.

Кроме того, репликация базы данных помогает распределить рабочую нагрузку между несколькими узлами, что приводит к повышению производительности. Распределяя операции чтения и записи по разным репликам, организации могут обрабатывать большее количество одновременных запросов, уменьшая вероятность возникновения узких мест и сокращая время ответа. Распределенный характер репликации также позволяет организациям горизонтально масштабировать свои базы данных, добавляя больше реплик по мере увеличения рабочей нагрузки.

Репликация базы данных также играет жизненно важную роль в стратегиях аварийного восстановления. Имея реплицированные копии базы данных в разных географических точках, организации могут восстанавливаться после стихийных бедствий, сбоев оборудования или человеческих ошибок. В случае сбоя реплицируемую базу данных можно быстро активировать, обеспечивая минимальное время простоя и потерю данных.

Как работает репликация базы данных?

Репликация базы данных использует набор методов для копирования и синхронизации данных между несколькими базами данных или серверами. Система отслеживания измененных данных (CDC) — один из таких методов. Он фиксирует изменения в исходной базе данных и обновляет реплику в режиме реального времени.

В общем, репликация включает в себя первичную базу данных, которая служит источником достоверных данных, и одну или несколько реплик, которые поддерживают копии первичной базы данных. Когда в основной базе данных происходит изменение, оно фиксируется механизмом репликации и распространяется на реплики. Это гарантирует, что данные в репликах соответствуют основной базе данных.

Типы репликации базы данных

Полнотабличная репликация

Полнотабличная репликация реплицирует целые таблицы из исходной базы данных в одну или несколько баз данных-реплик. При таком подходе любые изменения, внесенные в исходную таблицу, включая вставки, обновления и удаления, полностью реплицируются в соответствующие таблицы в базе данных-реплике. Полнотабличная репликация проста и гарантирует, что реплика будет содержать точную копию исходной таблицы в любой заданный момент времени.

Однако это может привести к более высоким требованиям к передаче и хранению данных, особенно при работе с большими таблицами или когда изменилась лишь небольшая часть данных. Этот метод обычно контрастируют с более детализированными подходами, такими как CDC, где реплицируются только измененные данные, что приводит к более эффективному использованию ресурсов.

Инкрементная репликация на основе ключей

В этом типе стратегии репликации базы данных изменения в базе данных идентифицируются и реплицируются на основе определенных значений ключей в данных. Вместо репликации целых таблиц инкрементная репликация на основе ключей выборочно фиксирует и реплицирует только те строки, которые были вставлены, обновлены или удалены, на основе определенных ключевых столбцов или полей. Инкрементная репликация на основе ключей особенно полезна для минимизации передачи данных и повышения эффективности в сценариях, где часто меняется только часть данных.

Репликация на основе журналов

Репликация на основе журнала основана на сборе и репликации изменений непосредственно из журнала транзакций (или журнала базы данных) исходной базы данных. Вместо мониторинга и отслеживания изменений отдельных данных (как при репликации на основе ключей или полной таблицы), репликация на основе журнала извлекает изменения, записанные в журнале транзакций базы данных, который представляет собой последовательную запись всех транзакций базы данных.

Синхронная репликация

Синхронная репликация гарантирует, что все изменения, внесенные в базу данных, немедленно реплицируются на все реплики, прежде чем транзакция будет считаться завершенной. Хотя это гарантирует согласованность данных, это может привести к задержке, поскольку транзакции приходится ждать завершения процесса репликации.

Асинхронная репликация

Асинхронная репликация базы данных используется для копирования и синхронизации данных между базами данных таким образом, что не требуется, чтобы основная база данных ждала, пока реплика подтвердит получение изменений данных. В этом сценарии процесс репликации не происходит в режиме реального времени или синхронно с каждой транзакцией в основной базе данных. Вместо этого изменения передаются и применяются к реплике с задержкой, часто называемой «задержкой репликации».

Репликация «главный-подчиненный»

При репликации главный-подчиненный, также называемой репликацией с одним лидером, существует одна первичная база данных, известная как главная, которая обрабатывает операции записи. Реплики, называемые подчиненными, получают изменения от мастера и соответствующим образом обновляют свои данные. Этот метод широко используется в сценариях, где важны масштабируемость чтения и отказоустойчивость.

Репликация мастер-мастер

Репликация «главный-главный», также известная как двунаправленная репликация, позволяет обеим базам данных выступать в качестве основной базы данных и принимать операции записи. Изменения, внесенные в одну базу данных, реплицируются в другую, обеспечивая синхронизацию обеих баз данных. Этот метод обеспечивает лучшую отказоустойчивость и позволяет балансировать нагрузку между базами данных.

Репликация снимков

Репликация моментальных снимков — это тип репликации базы данных, при котором копия всей базы данных создается в определенный момент времени, а затем передается на реплики. За этим первоначальным снимком затем следуют инкрементальные обновления для синхронизации реплик с основной базой данных. Репликация моментальных снимков обычно используется, когда данные изменяются нечасто или когда реплики расположены в удаленных местах с ограниченной пропускной способностью.

Транзакционная репликация

Репликация транзакций — это тип репликации базы данных, который фиксирует и передает отдельные транзакции из основной базы данных в реплики. Это означает, что каждое изменение, внесенное в основную базу данных, например вставка, обновление или удаление, реплицируется на реплики в том же порядке, в котором они произошли. Репликация транзакций часто используется в сценариях, где согласованность данных и низкая задержка имеют решающее значение, например, в финансовых системах или приложениях реального времени.

Репликация слиянием

Репликация слиянием — это тип репликации базы данных, который позволяет нескольким репликам независимо изменять данные, а затем объединять изменения обратно в основную базу данных. Этот тип репликации обычно используется в сценариях, где реплики часто отключаются от сети или когда необходимо разрешить конфликты между изменениями, внесенными в разные реплики. Репликация слиянием требует более сложного механизма разрешения конфликтов для обеспечения целостности данных.

Одноранговая репликация

Одноранговая репликация, также известная как репликация с несколькими хозяевами, — это тип репликации базы данных, где каждая реплика может выступать как в качестве источника, так и в качестве цели для изменений данных. Это означает, что изменения, внесенные в любую реплику, распространяются на все остальные реплики в сети. Одноранговая репликация часто используется в распределенных системах, где необходимо одновременно обновлять несколько реплик и где важны высокая доступность и масштабируемость.

Распространенные проблемы репликации базы данных

Реализация репликации базы данных сопряжена с рядом проблем. Важно учитывать эти проблемы, чтобы обеспечить плавную и эффективную репликацию базы данных:

• Согласованность данных:
  Обеспечение согласованности данных между репликами может оказаться сложной задачей, особенно в сценариях, где данные часто меняются. Синхронизация и распространение изменений требует сложных алгоритмов и методов, позволяющих избежать конфликтов и поддерживать согласованность.
• Задержка репликации:
  Поскольку репликация часто предполагает распространение изменений на удаленные реплики, между основной базой данных и репликами может возникнуть небольшая задержка. Минимизация задержки репликации может иметь высокий приоритет, особенно в сценариях, где критически важны данные в реальном времени. Использование синхронной репликации базы данных может помочь свести задержки репликации к минимуму.
• Задержка сети:
  На репликацию данных в географически распределенных местоположениях может влиять задержка в сети. Обеспечение эффективной передачи данных и минимизация задержек становится критически важным для поддержания быстродействующей и надежной системы репликации.
• Масштабируемость:
  По мере увеличения объема данных и количества транзакций обеспечение масштабируемости системы репликации становится непростой задачей. Масштабирование для удовлетворения растущей рабочей нагрузки, например, во время праздничной распродажи, при сохранении производительности и оперативности — это тонкий баланс.
• Решение конфликта:
  Когда одновременные обновления происходят как в основной базе данных, так и в реплике, необходим механизм, позволяющий определить, какое обновление преобладает. Выбор неправильной стратегии может привести к потере данных или повреждению информации.

Как оценить современные платформы репликации баз данных?

На рынке доступно множество платформ репликации баз данных, поэтому выбор подходящей требует должной осмотрительности. Вот некоторые ключевые факторы, которые следует учитывать при оценке современных платформ репликации баз данных:

1. Производительность и масштабируемость:
   Оцените способность платформы справляться с рабочей нагрузкой и масштабировать ее по мере роста ваших данных. Обратите внимание на такие функции, как балансировка нагрузки, сегментирование данных и автоматическое переключение при сбое.
2. Задержка и задержка репликации:
   Оцените способность платформы минимизировать задержку репликации, особенно если ваш вариант использования требует синхронизации данных в режиме реального времени или почти в реальном времени. Ищите функции, которые позволяют отслеживать и управлять задержкой репликации.
3. Непротиворечивость и целостность данных:
   Убедитесь, что платформа репликации базы данных предоставляет механизмы для поддержания согласованности и целостности данных между репликами, такие как разрешение конфликтов, гарантии транзакций и проверка данных.
4. Мониторинг и управление:
   Учитывайте простоту мониторинга и управления процессом репликации. Хорошее решение для репликации базы данных предоставляет такие функции, как мониторинг в реальном времени, метрики производительности и интуитивно понятные интерфейсы управления для оптимизации процесса.
5. Интеграция и совместимость:
   Проверьте, поддерживает ли платформа интеграцию с существующими системами баз данных и приложениями. Оцените совместимость с различными системами управления базами данных и языками программирования. Инструменты без кода, такие как Astera, может интегрироваться с различными базами данных, обеспечивая полный процесс управления данными.

Оценив эти факторы, организации могут принять обоснованное решение и выбрать современный и эффективный инструмент репликации баз данных, соответствующий их уникальным требованиям.

Заключение

Репликация базы данных играет решающую роль в обеспечении доступности, производительности и отказоустойчивости данных для организаций любого размера. Понимание концепций и методов, связанных с репликацией базы данных, необходимо для создания отказоустойчивых и масштабируемых систем данных.

Внедрение надежного решения для репликации базы данных и выбор правильной платформы репликации позволит вам обеспечить высокую доступность данных и поддерживать их готовность к удовлетворению постоянно растущих потребностей бизнеса.