הגנה על הנתונים באמצעות שכפול אזורי

בחירת גרסת המסמך:

בדף הזה מתוארת ארכיטקטורת הייחוס של "זמינות משופרת" ב-AlloyDB Omni, שמספקת זמינות גבוהה על ידי פריסת עותק אחד או יותר של מסד הנתונים באותו אזור, כדי להגן מפני כשלים ברמת הצומת או ברמת האזור.

תרחישים לדוגמה

ארכיטקטורת הזמינות הזו מתאימה לתרחישים הבאים:

  • אפליקציות קריטיות לעסק שדורשות RTO ו-RPO נמוכים יותר.
  • אתם רוצים לפרוס רפליקה באזור או בצומת אחרים, כדי להבטיח זמינות גבוהה של מסדי הנתונים ולהגן מפני כשלים במכונות, בשרתים ובאזורים.
  • אתם רוצים הגנה מפני שגיאות של משתמשים ופגיעה בנתונים (באמצעות גיבויים).

איך פועלת ארכיטקטורת העזר

הזמינות המשופרת היא תוספת לזמינות הרגילה. היא כוללת מופעים של העתקי קריאה באזור כדי לאפשר זמינות גבוהה (HA) שמקצרת את היעד לזמן השחזור (RTO). הגישה הזו גם מקטינה את היעד להתאוששות מאסון (RPO) בכך שהיא מאפשרת להעביר בסטרימינג שינויים טרנזקציונליים לרפליקה.

זמינות גבוהה ב-AlloyDB Omni מתבססת על לפחות שני מופעי מסד נתונים. מכונה אחת מתפקדת כמסד הנתונים הראשי, שתומך בפעולות קריאה וכתיבה. המופעים הנותרים משמשים כרפליקות לקריאה, ופועלים במצב קריאה בלבד.

אלה מושגים חשובים שקשורים לזמינות גבוהה:

  • מעבר לגיבוי בעת כשל הוא התהליך שמתרחש במהלך הפסקה לא מתוכננת, שבה המכונה הראשית נכשלת או לא זמינה, והרפליקה במצב המתנה מופעלת כדי להחליף את המצב הראשי (קריאה-כתיבה). התהליך הזה נקרא קידום. בדרך כלל, בתרחישים האלה, כשהשרת הראשי או מסד הנתונים חוזרים למצב אונליין, צריך לבנות מחדש את מסד הנתונים ואז הוא צריך לפעול כגיבוי. כדי לספק זמן פעולה תקינה גבוה, יש מנגנונים שמבצעים יתירות כשל אוטומטית.
  • מעבר, שנקרא גם היפוך תפקידים, הוא הליך שמשמש להחלפת המצבים בין מסד הנתונים הראשי לבין אחד ממסדי הנתונים לגיבוי, כך שמסד הנתונים הראשי הופך למסד הנתונים לגיבוי ומסד הנתונים לגיבוי הופך למסד הנתונים הראשי. המעבר מתבצע בדרך כלל בצורה מבוקרת וחלקה, ויכול להתבצע מכל מיני סיבות, למשל כדי לאפשר השבתה ותיקון של מסד הנתונים הראשי הקודם. מעברים חלקים צריכים לאפשר מעבר חזרה בעתיד בלי צורך ליצור מחדש את הגיבוי החדש או היבטים אחרים של הגדרת השכפול.

אפשרויות לזמינות גבוהה

בפריסות שאינן Kubernetes, משתמשים ב-Patroni וב-HAProxy. מידע נוסף זמין במאמר ארכיטקטורת זמינות גבוהה ב-AlloyDB Omni ל-PostgreSQL.

הערה: Patroni ו-HAProxy הם כלים לשימוש לא מסחרי של צד שלישי, והם תואמים ל-AlloyDB Omni.

מומלץ להגדיר לפחות שני מסדי נתונים במצב המתנה, כדי שאובדן של מסד נתונים אחד לא ישפיע על הזמינות הגבוהה של האשכול. במצב הזה, יש לכם לפחות זוג HA אחד במקרה של מעבר לגיבוי או במהלך תחזוקה מתוכננת של צומת.

כדי לתכנן את הגודל והצורה של פריסת AlloyDB Omni, אפשר לעיין במאמר תכנון ההתקנה של AlloyDB Omni במכונה וירטואלית.

מאזני עומסים

מנגנון חשוב נוסף שעוזר להליכי מעבר ויתירות כשל חלקים יותר הוא נוכחות של מאזן עומסים.

בפריסות שאינן Kubernetes, תוכנת HAProxy מספקת איזון עומסים. ‫HAProxy מציע איזון עומסים על ידי חלוקת תנועת הרשת בין כמה שרתים. בנוסף, HAProxy מבצע בדיקות תקינות כדי לעקוב אחרי מצב התקינות של שרתי בק-אנד שאליהם הוא מתחבר. אם שרת נכשל בבדיקת תקינות, HAProxy מפסיק לשלוח אליו תנועה עד שהוא עובר שוב את בדיקות התקינות.

זמינות גבוהה

מסדי נתונים של רפליקות לקריאה שנפרסו באזור מסוים מספקים זמינות גבוהה אם מסד הנתונים הראשי נכשל. אם מתרחש כשל במסד הנתונים הראשי, מסד הנתונים במצב המתנה מקודם כדי להחליף את הראשי, והאפליקציה ממשיכה לפעול עם השבתה קצרה או ללא השבתה בכלל.

מומלץ לבצע בדיקות שנתיות או חצי-שנתיות קבועות בצורה של מעבר בין מסדי נתונים כדי לוודא שכל האפליקציות שמסתמכות על מסדי הנתונים האלה עדיין יכולות להתחבר ולהגיב בפרק זמן מתאים.

כדי להגן על הנתונים ברמת האזור, אפשר להשתמש בכל אחד מסוגי הפריסה ולהציב את אחת מהרפליקות לקריאה במצב המתנה באזור זמינות שונה מזה של מסד הנתונים הראשי.

יתרון נוסף של העתקי קריאה הוא האפשרות להעביר פעולות לקריאה בלבד למסדי הנתונים במצב המתנה, שיכולים לשמש כמסדי נתונים לדיווח עם נתונים עדכניים. הגישה הזו מפחיתה את העומס ואת התקורה על המכונה הראשית לקריאה ולכתיבה.

הגדרת גיבויים וזמינות גבוהה

אפשר להגדיר עותקים לקריאה בכמה אזורים שמאפשרים זמינות גבוהה. הם מספקים RTO ו-RPO נמוכים, אבל לא מגינים מפני הפסקות מסוימות, כמו פגיעה לוגית בנתונים, למשל מחיקה בטעות של טבלאות או עדכוני נתונים שגויים. לכן, בנוסף להגדרת הזמינות הגבוהה, צריך לבצע גיבויים באופן קבוע. פרטים נוספים זמינים במאמר בנושא ארכיטקטורת זמינות רגילה.

איור 1 מציג הגדרת זמינות גבוהה מומלצת עם שתי מסדי נתונים של העתקים לקריאה במצב המתנה בשני אזורי זמינות שונים.

‫AlloyDB Omni עם אפשרויות גיבוי וזמינות גבוהה

איור 1. ‫AlloyDB Omni עם אפשרויות לגיבויים ולזמינות גבוהה.

כדי להגן מפני אובדן נתונים במקרה של כשל במכונה הראשית, צריך להגדיר רפליקציה במצב סינכרוני. השיטה הזו מספקת הגנה חזקה על הנתונים, אבל היא עלולה להשפיע על הביצועים של מסד הנתונים הראשי כי כל הפעולות צריכות להיכתב גם במסד הנתונים הראשי וגם בכל מסדי הנתונים המשניים המסונכרנים. חיבור רשת עם זמן אחזור קצר בין המכונות של מסדי הנתונים האלה הוא קריטי להגדרה הזו.

פריסות HA שאינן של Kubernetes

פריסה עצמאית שאינה Kubernetes היא הגדרה ידנית שדורשת כלים של צד שלישי, וההגדרה והתחזוקה שלה מורכבות יותר מאלה של פריסת Kubernetes.

כשמשתמשים בפריסה שהיא לא של Kubernetes, יש כמה פרמטרים שמשפיעים על האופן שבו מזוהה יתירות כשל ועל משך הזמן שחולף עד שמתרחשת יתירות כשל אחרי שהשרת הראשי לא זמין. לפניכם סיכום קצר של הפרמטרים האלה:

  • ‫Ttl: משך הזמן המקסימלי שנדרש כדי לקבל נעילה של מסד הנתונים הראשי לפני שמתחילים את תהליך יתירות הכשל. ברירת המחדל היא 30 שניות.
  • ‫Loop_wait: משך הזמן להמתנה לפני בדיקה חוזרת. ברירת המחדל היא 10 שניות.
  • ‫Retry_timeout: הזמן הקצוב לתפוגה לפני הורדה בדרגה של המכונה הראשית בגלל כשל ברשת. ברירת המחדל היא 10 שניות.

למידע נוסף, ראו ארכיטקטורת זמינות גבוהה של AlloyDB Omni ל-PostgreSQL.

הטמעה

כשבוחרים ארכיטקטורת הפניה לזמינות, חשוב לקחת בחשבון את היתרונות, המגבלות והחלופות הבאים.

יתרונות

  • הגנה מפני כשלים במכונות.
  • הגנה מפני כשלים בשרת.
  • הגנה מפני כשלים באזור.
  • זמן ה-RTO קצר משמעותית בהשוואה לזמינות רגילה.

מגבלות

  • אין הגנה נוספת מפני אסונות אזוריים.
  • השפעה פוטנציאלית על הביצועים של השרת הראשי בגלל שכפול סינכרוני.
  • הגדרת הזרמת WAL של PostgreSQL במצב סינכרוני מאפשרת אפס אובדן נתונים (RPO=0) במהלך פעולה רגילה או מעברים רגילים לגיבוי בעת כשל. עם זאת, הגישה הזו לא מגינה מפני אובדן נתונים במצבים ספציפיים של תקלה כפולה, למשל כשכל המכונות במצב המתנה אובדות או שאי אפשר להגיע אליהן מהמכונה הראשית, ומיד לאחר מכן המכונה הראשית מופעלת מחדש.

חלופות

המאמרים הבאים