הגנה על הנתונים באמצעות גיבויים

בוחרים גרסת תיעוד:

בדף הזה מתוארת ארכיטקטורת הייחוס של AlloyDB Omni Standard Availability, שמספקת הגנה על נתונים באמצעות גיבויים.

תרחישים לדוגמה

ארכיטקטורת ההפניה הזו תומכת בתרחישים הבאים:

  • יש לכם מסדי נתונים שיכולים לסבול זמן השבתה מסוים ואובדן נתונים מאז הגיבוי האחרון.
  • אתם רוצים להגן על מסד הנתונים של AlloyDB Omni מפני שגיאות של משתמשים, פגמים או כשלים פיזיים ברמת מסד הנתונים (בניגוד לתמונות מצב של שרת או של מכונה וירטואלית).
  • אתם רוצים שתהיה לכם אפשרות לשחזר את מסד הנתונים במקום או מרחוק, אולי עד לנקודת זמן ספציפית.

איך פועלת ארכיטקטורת העזר

ארכיטקטורת ההפניה של זמינות רגילה כוללת גיבוי ושחזור של מסדי נתונים של AlloyDB Omni, בין אם הם פועלים כמופע עצמאי בשרת מארח, כמכונה וירטואלית (התקנה של AlloyDB Omni) או באשכול Kubernetes (התקנה של AlloyDB Omni ב-Kubernetes).

זמינות רגילה היא הטמעה בסיסית שמצמצמת את הצורך בחומרה או בשירותים נוספים, אבל יעד זמן השחזור (RTO) מתארך ככל שמסד הנתונים גדל. ככל שיש יותר נתונים לגיבוי, כך ייקח יותר זמן לשחזר את מסד הנתונים. אובדן הנתונים תלוי בסוג הגיבוי. אם רק קובצי הנתונים מגובים מדי פעם, כשמשחזרים את הנתונים, מאבדים את הנתונים שנוספו מאז הגיבוי האחרון.

צמצום ה-RPO

התכונה continuous archiving של PostgreSQL מאפשרת להשיג יעד נמוך להתאוששות מאסון (RPO) ולבצע שחזור מערכת מנקודה מסוימת בזמן (PITR) באמצעות גיבויים. התהליך הזה כולל העברה לארכיון של קובצי כתיבה מראש ביומן (WAL) וסטרימינג של נתוני WAL, אולי למיקום אחסון מרוחק.

אם קובצי WAL מאוחסנים בארכיון רק כשהם מלאים או במרווחי זמן ספציפיים, אובדן מלא של מסד הנתונים (כולל קובצי WAL הנוכחיים) מגביל את השחזור לקובץ ה-WAL האחרון שאוחסן בארכיון, מה שאומר שצריך להתחשב באובדן נתונים פוטנציאלי ביעד להתאוששות מאסון (RPO). לעומת זאת, העברת נתונים רציפה של WAL ממזערת את אובדן הנתונים.

כשמבצעים גיבויים רציפים, אפשר לבצע שחזור לנקודה ספציפית בזמן. שחזור מערכת מנקודה מסוימת בזמן (PITR) מאפשר לשחזר למצב שהיה לפני שגיאה, כמו מחיקה מקרית של טבלה או עדכונים שגויים של חבילת עדכונים. עם זאת, שיטת השחזור הזו משפיעה על היעד להתאוששות מאסון (RPO) אלא אם נעשה שימוש במסד נתונים עזר זמני.

אסטרטגיות גיבוי

אתם יכולים להגדיר גיבויים ברמת Postgres של AlloyDB Omni שיישמרו באחסון מקומי או מרוחק. למרות שגיבוי ושחזור של אחסון מקומי יכולים להיות מהירים יותר, אחסון מרוחק בדרך כלל עמיד יותר לטיפול בכשלים כשמארח שלם או מכונה וירטואלית שלמה נכשלים.

גיבויים בסביבות שאינן Kubernetes

בפריסות שאינן Kubernetes, אפשר לתזמן גיבויים באמצעות הכלים הבאים של PostgreSQL:

לחלופין, במסדי נתונים קטנים אפשר לבצע גיבוי לוגי של מסד הנתונים (באמצעות pg_dump למסד נתונים יחיד או pg_dumpall לאשכול כולו). אפשר לשחזר באמצעות pg_restore.

גיבויים ב-Kubernetes באמצעות אופרטור AlloyDB Omni

ב-AlloyDB Omni שנפרס באשכול Kubernetes, אתם יכולים להגדיר גיבויים רציפים באמצעות תוכנית גיבוי לכל אשכול של מסד נתונים. מידע נוסף זמין במאמר בנושא גיבוי ושחזור ב-Kubernetes.

אתם יכולים לאחסן גיבויים של AlloyDB Omni באופן מקומי או מרחוק ב-Cloud Storage, כולל אפשרויות שסופקו על ידי ספקי ענן. מידע נוסף מופיע באיור 1, שמציג יעדי גיבוי פוטנציאליים.

‫AlloyDB Omni עם אפשרויות גיבוי

איור 1. ‫AlloyDB Omni עם אפשרויות גיבוי.

אפשר לגבות את הנתונים באפשרויות אחסון מקומיות או מרחוק. גיבויים מקומיים בדרך כלל מהירים יותר כי הם מסתמכים רק על תפוקת קלט/פלט, ואילו לגיבויים מרחוק יש בדרך כלל זמן אחזור ארוך יותר ורוחב פס קטן יותר ברשת. עם זאת, גיבויים מרחוק מספקים הגנה אופטימלית, כולל במקרים של כשלים באזורים.

אתם יכולים גם לפצל את הגיבויים המקומיים לאחסון מקומי או לנפח אחסון משותף. אפשרויות האחסון המקומי מושפעות מהיעדר אפשרויות להתאוששות מאסון כשמארח מסד הנתונים נכשל, אבל אחסון משותף מאפשר להעביר את האחסון הזה לשרת אחר ואז להשתמש בו להתאוששות. המשמעות היא שנפח אחסון משותף יכול להציע RTO מהיר יותר.

בפריסות של אחסון מקומי ונפח אחסון משותף, אפשר לתזמן את סוגי הגיבויים הבאים או לבצע אותם באופן ידני לפי דרישה:

  • גיבויים מלאים: גיבויים מלאים של כל קובצי מסד הנתונים שנדרשים לשחזור נתונים.
  • גיבויים דיפרנציאליים: גיבויים של השינויים בקבצים מאז הגיבוי המלא האחרון.
  • גיבויים מצטברים: גיבויים שכוללים רק את השינויים שבוצעו בקבצים מאז הגיבוי האחרון מכל סוג.

שחזור מערכת מנקודה מסוימת בזמן (PITR)

גיבויים רציפים של קובצי הכתיבה מראש ביומן (WAL) של PostgreSQL תומכים בשחזור מערכת מנקודה מסוימת בזמן (PITR). אם אחרי אירוע כשל קובצי ה-WAL תקינים וניתן להשתמש בהם, אפשר להשתמש בקבצים האלה כדי לשחזר את הנתונים בלי לאבד אותם.

כדי לשלוט בכתיבה של קובצי ה-WAL, אפשר להגדיר את הפרמטרים הבאים:

פרמטר תיאור

wal_writer_delay

ההגדרה קובעת באיזו תדירות כותב ה-WAL מרוקן את ה-WAL לדיסק, אלא אם הכתיבה מתבצעת מוקדם יותר על ידי טרנזקציה שמתבצעת באופן אסינכרוני. ערך ברירת המחדל הוא 200ms. הגדלת הערך הזה מפחיתה את תדירות הכתיבה, אבל עלולה להגדיל את כמות הנתונים שאובדים אם השרת קורס.

wal_writer_flush_after

מציינת כמה נתוני WAL יכולים להצטבר לפני שכותב ה-WAL מאלץ את המערכת לרוקן את הנתונים לדיסק. ערך ברירת המחדל הוא 1MB. אם הערך הוא אפס, נתוני WAL תמיד נמחקים מהדיסק באופן מיידי.

synchronous_commit

ההגדרה קובעת אם הפעולה commit מחזירה תגובה למשתמש לפני שנתוני ה-WAL נמחקים מהדיסק. הגדרת ברירת המחדל היא on, כדי לוודא שהטרנזקציה תהיה עמידה. במילים אחרות, ה-commit נכתב בדיסק לפני שהוחזר קוד הצלחה למשתמש. אם הערך הוא off, יכול להיות שיעברו עד פי שלושה wal_writer_delay לפני שהטרנזקציה תיכתב בדיסק.

מעקב אחר השימוש ב-WAL

אפשר להשתמש בשיטות הבאות כדי לבחון את השימוש ב-WAL:

שיטת התצפית תיאור

pg_stat_wal

בתצוגה הרגילה הזו יש את העמודות wal_write ו-wal_sync, שבהן מאוחסנים הנתונים של מספר הכתיבות ב-WAL ומספר הסנכרונים ב-WAL. כשהפרמטר track_wal_io_timing מופעל, גם wal_write_time ו-wal_sync_time נשמרים. תמונות מצב קבועות של התצוגה הזו יכולות לעזור להציג את פעילות הכתיבה והסנכרון של WAL לאורך זמן.
pg_current_wal_lsn() הפונקציה הזו מחזירה את המיקום הנוכחי של מספר הרצף של היומן (lsn). כשמשייכים אותו לחותמת זמן ואוספים אותו כצילומי מצב לאורך זמן, אפשר לקבל את הערך של בייטים/שנייה של WAL שנוצר באמצעות הפונקציה pg_wal_lsn_diff(lsn1, lsn2). הפונקציה הזו היא מדד שימושי להבנת קצב העסקאות ולביצועים של קובצי ה-WAL.

העברת נתוני WAL בסטרימינג למיקום מרוחק

כשמשתמשים ב-Barman, אפשר גם להגדיר את נתוני ה-WAL כך שיוזרמו בזמן אמת למיקום מרוחק, כדי להבטיח שלא יהיה אובדן נתונים או שיהיה אובדן נתונים מינימלי בשחזור. למרות הסטרימינג בזמן אמת, יש סיכוי קטן לאבד טרנזקציות שבוצעו, כי כתיבת הסטרימינג לשרת Barman המרוחק היא אסינכרונית כברירת מחדל. עם זאת, אפשר להגדיר סטרימינג של WAL באמצעות המצב הסינכרוני שמאחסן את ה-WAL ושולח תגובת סטטוס בחזרה למסד הנתונים של המקור. חשוב לזכור שהגישה הזו עלולה להאט את העסקאות אם הן צריכות להמתין עד שהכתיבה הזו תושלם לפני שהן ממשיכות.

לוחות זמנים לגיבויים

ברוב הסביבות, הגיבויים מתוזמנים בדרך כלל על בסיס שבועי. לוח הזמנים הבא הוא לוח זמנים שבועי טיפוסי של גיבויים:

  • יום ראשון: גיבוי מלא
  • יום שני, יום שלישי: גיבוי
  • יום רביעי: גיבוי דיפרנציאלי
  • יום חמישי, יום שישי: גיבוי מצטבר
  • שבת: גיבוי דיפרנציאלי

לפי לוח הזמנים הרגיל הזה, חלון שחזור מתגלגל של שבוע אחד דורש נפח אחסון של עד שלושה גיבויים מלאים, בנוסף לגיבויים המצטברים או הדיפרנציאליים הנדרשים. הגישה הזו תומכת בשחזור במקרה של כשל שמתרחש במהלך הגיבוי המלא ביום ראשון, וצריך להרחיב את שחזור מסד הנתונים ליום ראשון הקודם, לפני תחילת הגיבוי.

כדי לצמצם את ה-RTO עם פוטנציאל ל-RPO גבוה יותר, מסדי נתונים נוספים יכולים לפעול במצב שחזור רציף. התהליך כולל הפעלה מחדש של הגיבויים ועדכון רציף של הסביבה המשנית על ידי העברה לארכיון והפעלה מחדש של קובצי WAL חדשים. ה-RPO בפועל, שמשקף אובדן נתונים פוטנציאלי, תלוי בתדירות הטרנזקציות, בגודל קובץ ה-WAL ובשימוש בסטרימינג של WAL.

שחזור בסביבה שהיא לא Kubernetes

בפריסות שהן לא Kubernetes, כדי לשחזר מסד נתונים של AlloyDB Omni צריך לעצור את מאגר Docker ואז לשחזר את הנתונים, או לשחזר את הנתונים למיקום אחר ולהפעיל מכונה חדשה של Docker באמצעות הנתונים ששוחזרו. אחרי שהקונטיינר מופעל מחדש, אפשר לגשת למסד הנתונים עם הנתונים ששוחזרו.

מידע נוסף על אפשרויות שחזור זמין במאמרים שחזור אשכול AlloyDB Omni באמצעות pgBackRest ושחזור אשכול AlloyDB Omni באמצעות Barman.

שחזור ב-Kubernetes באמצעות Operator

כדי לשחזר מסד נתונים ב-Kubernetes, האופרטור מציע שחזור לאותו אשכול ומרחב שמות של Kubernetes, מגיבוי בעל שם או משכפול מנקודת זמן (PIT). כדי לשכפל מסד נתונים לאשכול Kubernetes אחר, משתמשים ב-pgBackRest. למידע נוסף, קראו את המאמרים גיבוי ושחזור ב-Kubernetes וסקירה כללית על שכפול אשכול של מסד נתונים מגיבוי של Kubernetes.

הטמעה

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

יתרונות

  • קל לשימוש ולניהול, ומתאים למסדי נתונים לא קריטיים עם RTO/RPO גמישים.
  • נדרשת חומרה נוספת מינימלית
  • תמיד צריך גיבויים כדי להכין תוכנית התאוששות מאסון (DR) מלאה
  • אפשר לשחזר לכל נקודת זמן בתוך חלון השחזור

מגבלות

  • דרישות האחסון עשויות להיות גדולות יותר ממסד הנתונים עצמו, בהתאם לדרישות השמירה.
  • השחזור יכול להיות איטי, וזמן ההשבתה המקסימלי (RTO) עלול להיות ארוך יותר.
  • יכול לגרום לאובדן נתונים מסוימים, בהתאם לזמינות של נתוני ה-WAL הנוכחיים אחרי כשל במסד הנתונים, מה שעלול להשפיע לרעה על ה-RPO.

חלופות

  • כדי לשפר את הזמינות ואת אפשרויות ההתאוששות מאסון, כדאי להשתמש בארכיטקטורת הזמינות Enhanced או Premium.

המאמרים הבאים