הגנה על הנתונים באמצעות שכפול אזורי

בוחרים גרסה של מאמרי העזרה:

בדף הזה מתוארת ארכיטקטורת ההפניה של AlloyDB Omni Enhanced Availability, שמספקת זמינות גבוהה על ידי פריסה של עותק אחד או יותר של מסד נתונים 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

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) 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. שאר המכונות משמשות כרפליקות לקריאה, שפועלות במצב קריאה בלבד.

אלה מושגים חשובים שקשורים לזמינות גבוהה:

  • מעבר לגיבוי (Failover) הוא התהליך שמתבצע במהלך הפסקת שירות לא מתוכננת, שבו המופע הראשי נכשל או הופך ללא זמין, והעותק המשוכפל במצב המתנה מופעל כדי להניח את מצב הראשי (קריאה-כתיבה). התהליך הזה נקרא קידום. בדרך כלל בתרחישים כאלה, כשהשרת הראשי או מסד הנתונים הראשי חוזרים לפעול, 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 למעבר בין המצבים של מסד הנתונים הראשי ואחד ממסדי הנתונים במצב המתנה, כך שמסד הנתונים הראשי הופך למסד נתונים במצב המתנה ומסד הנתונים במצב המתנה 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 המצב החדש של המתנה או היבטים אחרים של הגדרת הרפליקציה.

אפשרויות לזמינות גבוהה

בסביבות Kubernetes, כדי לתמוך בזמינות גבוהה, אתם יכולים לפרוס את AlloyDB Omni באמצעות אופרטורים של AlloyDB Omni Kubernetes. מידע נוסף זמין במאמר ניהול זמינות גבוהה ב-Kubernetes.

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, אפשר לעיין במאמר תכנון ההתקנה של AlloyDB Omni במכונה וירטואלית.

מאזני עומסים

מנגנון חשוב נוסף שמסייע להחלפה חלקה יותר של שרתים ולמעבר לגיבוי הוא נוכחות של מאזן עומסים.

אופרטור Kubernetes פורס מאזן עומסים משלו שפועל באופן דומה, ויוצר שירות למסד הנתונים שמפנה למאזן העומסים כדי שהפעולה הזו תהיה שקופה למשתמש.

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 קבועות מדי שנה או חצי שנה, בצורה של מעברים, 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 בשרת הראשי לקריאה וכתיבה.

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 HA, צריך לבצע גיבויים באופן קבוע. פרטים נוספים זמינים במאמר בנושא 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 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 השהיה נמוכה בין מופעי מסד הנתונים האלה הוא חיוני להגדרה הזו.

פריסות של Kubernetes HA

בפריסות של Kubernetes, אפשר להוסיף גיבוי למקרה של כשל או רפליקות לקריאה כדי לאפשר כשל במסד הנתונים הראשי. לשם כך, צריך לבצע כמה שינויים בסיסיים בקובץ הפריסה של AlloyDB Omni. אפשר להגדיר רפליקה לקריאה בלבד ורפליקה לגיבוי במקרה של כשל, והמפעיל דואג להקצאה ולפרסום של השירות. האופרטור גם מבצע אוטומציה של הרבה מתהליכי הזמינות הגבוהה, כמו בנייה מחדש של מסדי נתונים במצב המתנה אחרי יתירות כשל, ושימוש במנגנוני התיקון שמובנים במנוע AlloyDB Omni Kubernetes Engine.

בפריסה של Kubernetes, הזמינות של התשתית והאפליקציות נהנית מהתכונות המובנות של Kubernetes שמטפלות בכשלים בצמתים וב-pods, כולל:

בנוסף להגנה המובנית, המפעיל חושף את הפרמטרים הבאים כדי להשפיע על הזיהוי של כשל בשרת הראשי או בשרת הגיבוי:

  • ‫healthcheckPeriodSeconds: הזמן בין בדיקות התקינות. ברירת המחדל היא 30 שניות.
  • ‫autoFailoverTriggerThreshold: מספר בדיקות תקינות רצופות שנכשלו לפני הפעלת מעבר לגיבוי. ערך ברירת המחדל הוא 3.

מידע נוסף זמין במאמר ניהול זמינות גבוהה ב-Kubernetes.

הטמעה

כשבוחרים ארכיטקטורת זמינות, חשוב לזכור 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 סטרימינג של WAL ב-PostgreSQL במצב סינכרוני מונעת אובדן נתונים (RPO=0) במהלך פעולה רגילה או יתירות כשל אופיינית. 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