Mis on Sharding? määratlus ja eelised

Shardingi mõistmine: määratlus ja põhiprintsiibid

Andmebaaside ja suuremahuliste andmehoidlate maailm on keeruline ja pidevalt arenev. Eksponentsiaalselt kasvavate andmemahtude tõhusaks haldamiseks peavad IT-arhitektuurid uuendusi tegema ja leidma lahendusi nende andmete toimivuse ja haldamise optimeerimiseks. Üks lähenemisviis sellele probleemile on tehnika nn killustamine.

Selles artiklis määratleme jagamise, mõistame selle põhiprintsiipe ja miks see on tänapäevastes andmebaasisüsteemides hädavajalik.

Mis on Sharding?

THE killustamine on meetod andmete horisontaalseks jaotamiseks hajutatud andmebaasis või andmebaasihaldussüsteemis. See meetod seisneb andmebaasi jagamises väiksemateks osadeks, mida nimetatakse killud, mida saab levitada mitme serveri vahel. Iga killuke sisaldab andmete alamhulka ja toimib iseseisva andmebaasina. Selle peamine eelis on see, et see võimaldab tõhusamalt hallata suuri andmemahte ja tehinguid, vähendades iga üksiku serveri koormust.

Kuidas jagamine töötab?

Jagamine põhineb andmete jaotusloogikal, mille määrab jagamisalgoritm. Algoritme on erinevaid, kuid valik sõltub sageli andmete ja päringute olemusest, mida süsteem peab käsitlema. Algoritmide levinumate näidete hulka kuuluvad vahemikupõhine jagamine (kus andmeid jaotatakse vastavalt väärtusvahemikele), räsi jagamine (kus teatud võtmete räsi määrab andmete asukoha) või kataloogipõhine jagamine (koos otsingutabeliga asukoha leidmiseks andmed).

Kui killud on loodud ja andmed levitatud, kasutatakse sageli tsentraliseeritud haldussüsteemi killuhaldur Või kiik, on vajalik tehingute ja päringute koordineerimiseks erinevate kildude vahel. See süsteem tagab, et päringud suunatakse õigele killule, võimaldades seega suhelda ainult andmebaasi asjakohase osaga.

Jagamise eelised

Jagamine pakub mitmeid eeliseid, mis muudavad selle suurte süsteemide jaoks atraktiivseks:

• Skaleeritavus : jagamine võimaldab andmebaasidel hõlpsasti kohaneda suurenenud koormusega, lisades lihtsalt rohkem servereid.
• Esitus : vähendades iga serveri koormust, saab päringu jõudlust oluliselt parandada, eriti kirjutamistoimingute puhul.
• Kättesaadavus : Isegi kui üks kild on maas, jätkavad teised tööd, suurendades süsteemi kui terviku töökindlust.

Väljakutsed ja kaalutlused

Kuid jagamisega kaasneb ka oma osa väljakutseid:

• Kildude haldamise keerukus võib kildude arvu suurenedes suureneda.
• Tehinguid, mis nõuavad teavet erinevate kildude vahel, on keerulisem hallata.
• Andmete järjepidevuse tagamine võib muutuda keerulisemaks, kui kildude arv kasvab.

Seetõttu on oluline hoolikalt kaaluda, kas killustamine on konkreetse rakenduse jaoks õige strateegia. Mõnikord võivad asjakohasemad olla muud lähenemisviisid, nagu vertikaalne jaotus, andmete replikatsioon või mitterelatsioonilise andmebaasi kasutamine.

Kuidas andmeid levitatakse?

Andmete jaotamist killustatud keskkonnas saab teostada erinevate algoritmide järgi. Siin on mõned levinumad:

• Jagamine võtmevahemiku alusel: Andmed jagatakse vastavalt kindlale võtmele, kus iga kild vastutab väärtusvahemiku eest.
• Räsipõhine jagamine: Räsifunktsiooni kasutatakse võtme põhjal, et määrata, milline kild konkreetse kirje salvestab.
• Kataloogipõhine jagamine: Kataloog säilitab kirjete ja kildude vahel, kus neid hoitakse, vastendamist.

Need meetodid võimaldavad andmete suhteliselt tasakaalustatud jaotamist, kitsaskohtade vähendamist ja reageerimisaegade paranemist.

Andmete salvestamine kildudes

Andmed salvestatakse igasse kildu teistest kildudest sõltumatult. See tähendab, et iga killuke toimib eraldiseisva andmebaasina, millel on oma skeemid ja indeksid. Andmete järjepidevus kõigis kildudes säilitatakse pigem loogiliselt kui füüsiliselt, mis võib mõnikord tekitada keerukust mitut killust hõlmavate tehingute haldamisel.

Jagamise puudused

Kuid purustamisel on ka teatud puudused:

• Keerukus: Mitme killu haldamine ja hooldamine võib muutuda keeruliseks, eriti andmete järjepidevuse ja tehingute haldamise jaoks.
• Halva levitamise ohud: Andmete ebaühtlane jaotumine võib põhjustada “kuumaid kohti”, kus mõned killud on ülekoormatud.
• Kulud: Vajadus opereerida ja hallata rohkem infrastruktuuri võib suurendada kulusid.

Killustamise tehnilised väljakutsed

Jaotamise rakendamine tõstatab mitmeid tehnilisi küsimusi:

• Disaini keerukus : Võtmete jagamise ajastamine on ülioluline ja seda tuleks teha ettevaatlikult, kuna halb disain võib põhjustada andmete levitamise tasakaalustamatust ja kahjustada süsteemi tõhusust.
• Transversaalsed päringud : Päringute esitamine mitmele killule võib olla keeruline ja tülikas, kuna see nõuab kildude vahelist suhtlust ja koondamismehhanisme.
• Jaotatud tehingud : Tehingute terviklikkuse säilitamine mitme killu vahel on keeruline ja nõuab keerukaid koordineerimisprotokolle ja lukustusmehhanisme.
• Skaleerimine : Kuigi killustamine võimaldab skaleeritavust, võib kildude lisamine või eemaldamine pärast tõsiasja olla keeruline ja nõuab sageli andmete ümberjaotamist.

Praktilised kaalutlused jagamisel

Lisaks tehnilistele väljakutsetele tuleb arvesse võtta ka praktilisi kaalutlusi:

• Maksumus : Jaotuse rakendamise ja hooldamise keerukus võib kaasa tuua märkimisväärseid kulusid riistvara, tarkvara ja spetsiaalsete inimressursside osas.
• Esitus : Ebasobiva jaotamisstrateegia valimine võib viia halva jõudluseni, eriti kui koormuse tasakaalustamine ei ole hästi hallatud.
• Andmete järjepidevus : Andmete järjepidevuse tagamine kõigis kildudes on oluline, kuid seda on raske saavutada, eriti suure hajutusega keskkondades.
• Tehniline ekspertiis : killustatuse keerukuse haldamiseks ja probleemidele reageerimiseks on vaja sügavaid tehnilisi teadmisi.
• Varundamine ja taastamine : varukoopiate ja taaste haldamine muutub killustamisega keerulisemaks, kuna neid toiminguid tuleb koordineerida mitme killu vahel.

Kokkuvõtteks võib öelda, et kuigi killustamine on võimas tehnika kõrget jõudlust ja skaleeritavust nõudvate andmebaaside jaoks, tekitab see mitmeid väljakutseid ja nõuab optimaalseks rakendamiseks olulisi praktilisi kaalutlusi. Olles probleemidest teadlik ja valmistades hoolikalt ette jagamisstrateegia, saavad organisatsioonid selle eelistest täit kasu, minimeerides samas sellega seotud riske ja kulusid.