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 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.

כדי להשיג זמינות גבוהה ב-AlloyDB Omni, צריך להשתמש בשני מופעים של מסדי נתונים לפחות. מופע אחד משמש 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 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. 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

בסביבות Kubernetes, כדי לתמוך בזמינות גבוהה, אפשר לפרוס את AlloyDB Omni באמצעות אופרטורים של AlloyDB Omni Kubernetes. מידע נוסף על 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 HA אחד במקרה של מעבר לגיבוי 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 שמסייע להחלפה חלקה יותר של שרתים ולמעבר לגיבוי הוא נוכחות של מאזן עומסים.

מפעיל Kubernetes פורס מאזן עומסים משלו שפועל באופן דומה, ויוצר שירות למסד הנתונים שמפנה למאזן העומסים כדי שהתהליך יהיה שקוף 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 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.

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 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 בלבד בכמה אזורים, כדי לספק 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.

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, אתם יכולים להוסיף רפליקות לקריאה בלבד או רפליקות גיבוי למקרה של כשל במסד הנתונים הראשי. כדי לעשות את זה, אתם צריכים לשנות כמה מאפיינים בסיסיים ולהוסיף מאפיינים אחרים לקובץ הפריסה של AlloyDB Omni. אפשר להגדיר יתירות כשל ורפליקה לקריאה בלבד, והאופרטור דואג להקצאת משאבים ולפרסום השירות. האופרטור גם מבצע אוטומציה של הרבה תהליכים של זמינות גבוהה, כמו בנייה מחדש של מסדי נתונים במצב המתנה אחרי מעבר לגיבוי (failover), ושימוש במנגנוני התיקון שמוטמעים במנוע AlloyDB Omni Kubernetes.

בפריסת Kubernetes, הזמינות של התשתית והאפליקציות נהנית מתכונות מובנות של Kubernetes שמטפלות בכשלים של צמתים ו-Pods, כולל:

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

  • ‫healthcheckPeriodSeconds: משך הזמן בין בדיקות התקינות. ברירת המחדל היא 30 שניות.
  • ‫autoFailoverTriggerThreshold: מספר בדיקות התקינות הרצופות שנכשלו לפני הפעלת יתירות כשל. ערך ברירת המחדל הוא 3.

מידע נוסף זמין במאמר בנושא 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 באזורים.
  • זמן ה-RTO קצר משמעותית בהשוואה לזמינות רגילה.

מגבלות

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