הגנה על הנתונים באמצעות שכפול אזורי

בוחרים גרסת תיעוד:

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 ההפניה הזו של זמינות מתאימה לתרחישי השימוש הבאים:

  • אפליקציות קריטיות לעסק שדורשות RTO ו-RPO נמוכים יותר.
  • אתם רוצים לפרוס רפליקה באזור או בצומת אחרים שמספקים זמינות גבוהה למסדי הנתונים שלכם ומגנים מפני כשלים במופע, בשרת ובאזור.
  • אתם רוצים הגנה מפני טעויות משתמשים ופגיעה בנתונים (באמצעות גיבויים).

איך פועלת ארכיטקטורת העזר

זמינות משופרת מוסיפה לזמינות הרגילה על ידי הוספת מכונות של רפליקות לקריאה בלבד בתוך האזור, כדי לאפשר זמינות גבוהה (HA) שמפחיתה את יעד זמן ההתאוששות (RTO). הגישה הזו גם מקטינה את היעד להתאוששות מאסון (RPO) כי היא מאפשרת הזרמה של שינויים טרנזקציוניים אל העותק.

זמינות גבוהה ב-AlloyDB Omni מתבססת על לפחות שני מופעי מסד נתונים. מכונה אחת מתפקדת כמסד הנתונים הראשי, שתומך בפעולות קריאה וכתיבה. שאר המכונות משמשות כרפליקות לקריאה, שפועלות 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 ארוך, יש מנגנונים שמאפשרים 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. העברות מתרחשות בדרך כלל באופן מבוקר ומסודר, ויכולות להתבצע מכל מיני סיבות, למשל כדי לאפשר זמן השבתה ותיקון של מסד הנתונים הראשי הקודם. מעברים חלקים צריכים לאפשר מעבר חזרה בעתיד בלי צורך ליצור מחדש את המצב החדש של המתנה או היבטים אחרים של הגדרת הרפליקציה.

אפשרויות לזמינות גבוהה

בפריסות שאינן של 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 אחד של זמינות גבוהה במקרה של יתירות כשל או במהלך תחזוקה מתוכננת של צומת.

כדי לתכנן את הגודל והצורה של פריסת AlloyDB Omni, קראו את המאמר 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 של Kubernetes, תוכנת HAProxy מספקת איזון עומסים. ‫HAProxy מאזן עומסים על ידי פיזור התנועה ברשת בין כמה שרתים. ‫HAProxy גם מבצע בדיקות תקינות כדי לשמור על מצב התקינות של שרתי בק-אנד שאליהם הוא מתחבר. אם שרת לא עובר בדיקת תקינות, HAProxy מפסיק לשלוח אליו תנועה עד שהוא יעבור 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 המשני מקודם כדי להחליף את הראשי, והאפליקציה ממשיכה לפעול עם הפסקה קצרה או ללא הפסקה 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.

אפשר להשיג הגנה ברמת האזור באמצעות כל אחד מסוגי הפריסה, על ידי הצבת אחת מהרפליקות לקריאה במצב המתנה באזור זמינות שונה ממסד הנתונים הראשי.

יתרון נוסף של רפליקות לקריאה בלבד הוא היכולת להעביר פעולות לקריאה בלבד למסדי הנתונים במצב המתנה, שיכולים לשמש כמסדי נתונים לדיווח באמצעות נתונים עדכניים. הגישה הזו מפחיתה את העומס ואת התקורה בשרת הראשי לקריאה וכתיבה.

גיבויים והגדרת זמינות 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 HA, צריך לבצע גיבויים באופן קבוע. לפרטים, קראו את המאמר ארכיטקטורת זמינות רגילה.

באיור 1 מוצגת הגדרת HA מומלצת עם שני מסדי נתונים של רפליקות לקריאה בלבד במצב המתנה, בשני אזורי זמינות שונים.

‫AlloyDB Omni עם אפשרויות גיבוי וזמינות גבוהה

איור 1. ‫AlloyDB Omni עם אפשרויות גיבוי וזמינות גבוהה.

כדי להגן מפני אובדן נתונים במקרה של כשל במכונה הראשית, צריך להגדיר רפליקציה במצב סינכרוני. השיטה הזו מספקת הגנה על נתונים חזקה, אבל היא יכולה להשפיע על הביצועים של מסד הנתונים הראשי, כי צריך לכתוב את כל ה-commits גם למסד הנתונים הראשי וגם לכל מסדי הנתונים המסונכרנים במצב המתנה. חיבור רשת עם השהיה נמוכה בין מופעי מסד הנתונים האלה הוא חיוני להגדרה הזו.

פריסות HA שאינן Kubernetes

פריסה עצמאית שאינה של Kubernetes היא הגדרה ידנית שדורשת כלי של צד שלישי, שההגדרה והתחזוקה שלו מורכבות יותר מאלה של פריסת Kubernetes.

כשמשתמשים בפריסה שאינה Kubernetes, יש כמה פרמטרים שמשפיעים על האופן שבו מתבצעת זיהוי של יתירות כשל ועל הזמן שחולף עד ליתירות כשל אחרי שהשרת הראשי הופך ללא זמין. בהמשך מופיע סיכום קצר של הפרמטרים האלה:

  • ‫Ttl: הזמן המקסימלי שנדרש כדי לקבל נעילה של מסד הנתונים הראשי לפני הפעלת יתירות כשל. ברירת המחדל היא 30 שניות.
  • ‫Loop_wait: משך הזמן שצריך להמתין 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.

מידע נוסף זמין במאמר ארכיטקטורת זמינות גבוהה ב-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 באזורים.
  • ה-RTO מצטמצם באופן משמעותי בהשוואה לזמינות רגילה.

מגבלות

  • אין הגנה נוספת מפני אסונות אזוריים.
  • השפעה פוטנציאלית על הביצועים של המכונה הראשית בגלל רפליקציה סינכרונית.
  • 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