Apa itu Sharding? definisi dan kelebihan

Pengertian sharding: definisi dan prinsip dasar

Dunia database dan penyimpanan data berskala besar sangatlah kompleks dan terus berkembang. Untuk mengelola volume data yang meningkat secara eksponensial secara efektif, arsitektur TI harus berinovasi dan menemukan solusi untuk mengoptimalkan kinerja dan pengelolaan data ini. Salah satu pendekatan untuk masalah ini adalah teknik yang disebut pecahan.

Pada artikel ini, kita akan mendefinisikan sharding, memahami prinsip dasarnya, dan mengapa sharding penting dalam sistem database modern.

Apa itu Sharding?

ITU pecahan adalah metode mempartisi data secara horizontal dalam database terdistribusi atau sistem manajemen database. Teknik ini terdiri dari membagi database menjadi bagian-bagian lebih kecil yang disebut pecahan, yang dapat didistribusikan ke beberapa server. Setiap pecahan berisi subset data dan berfungsi sebagai database independen. Keuntungan utama dari hal ini adalah memungkinkan data dan transaksi dalam jumlah besar dikelola secara lebih efisien dengan mengurangi beban pada masing-masing server.

Bagaimana cara kerja sharding?

Sharding didasarkan pada logika distribusi data yang ditentukan oleh algoritma sharding. Ada algoritma yang berbeda, namun pilihannya sering kali bergantung pada sifat data dan kueri yang harus ditangani sistem. Contoh umum algoritme mencakup sharding berbasis rentang (di mana data didistribusikan berdasarkan rentang nilai), sharding hash (di mana hash kunci tertentu menentukan lokasi data), atau sharding berbasis direktori (dengan tabel pencarian untuk menemukannya data).

Setelah pecahan dibuat dan data didistribusikan, sistem manajemen terpusat, sering disebut manajer pecahan Atau mengayun, diperlukan untuk mengoordinasikan transaksi dan permintaan antar pecahan yang berbeda. Sistem ini memastikan bahwa kueri diarahkan ke pecahan yang benar, sehingga memungkinkan interaksi hanya dengan bagian database yang relevan.

Manfaat Pembagian

Sharding menawarkan beberapa keuntungan yang membuatnya menarik untuk sistem besar:

• Skalabilitas : Sharding memungkinkan database beradaptasi dengan mudah terhadap peningkatan beban hanya dengan menambahkan lebih banyak server.
• Pertunjukan : Dengan mengurangi beban pada setiap server, kinerja kueri dapat ditingkatkan secara signifikan, terutama untuk operasi penulisan.
• Ketersediaan : Sekalipun satu pecahan mati, pecahan lainnya tetap berfungsi, sehingga meningkatkan keandalan sistem secara keseluruhan.

Tantangan dan Pertimbangan

Namun, sharding juga memiliki tantangan tersendiri:

• Kompleksitas pengelolaan shard dapat meningkat seiring dengan jumlah shard.
• Transaksi yang memerlukan informasi di berbagai shard lebih rumit untuk dikelola.
• Konsistensi data mungkin menjadi lebih sulit dipastikan seiring bertambahnya jumlah shard.

Oleh karena itu, penting untuk mempertimbangkan dengan cermat apakah sharding merupakan strategi yang tepat untuk aplikasi tertentu. Terkadang pendekatan lain seperti partisi vertikal, replikasi data, atau penggunaan database non-relasional mungkin lebih tepat.

Bagaimana datanya didistribusikan?

Distribusi data dalam lingkungan sharded dapat dilakukan sesuai dengan algoritma yang berbeda. Berikut ini beberapa yang paling umum:

• Sharding berdasarkan rentang kunci: Data dibagi menurut kunci tertentu, di mana setiap pecahan bertanggung jawab atas rentang nilai.
• Sharding berbasis hash: Fungsi hash digunakan untuk menentukan pecahan mana yang akan menyimpan catatan tertentu, berdasarkan kunci.
• Sharding berbasis direktori: Direktori memelihara pemetaan antara rekaman dan pecahan tempat penyimpanannya.

Metode-metode ini memungkinkan distribusi data yang relatif seimbang, pengurangan hambatan, dan peningkatan waktu respons.

Penyimpanan data dalam pecahan

Data disimpan di setiap pecahan secara terpisah dari pecahan lainnya. Artinya setiap shard bertindak sebagai database mandiri, dengan skema dan indeksnya sendiri. Konsistensi data di seluruh shard dipertahankan secara logis, bukan secara fisik, yang terkadang dapat menimbulkan kompleksitas saat mengelola transaksi yang mencakup beberapa shard.

Kekurangan Pecahan

Namun, sharding juga memiliki kelemahan tertentu:

• Kompleksitas: Mengelola dan memelihara banyak shard bisa menjadi rumit, terutama untuk konsistensi data dan manajemen transaksi.
• Risiko distribusi yang buruk: Distribusi data yang tidak merata dapat menyebabkan “hot spot”, di mana beberapa shard kelebihan beban.
• Biaya : Kebutuhan untuk mengoperasikan dan mengelola lebih banyak infrastruktur dapat meningkatkan biaya.

Tantangan teknis sharding

Penerapan sharding menimbulkan beberapa pertanyaan teknis:

• Kompleksitas desain : Menjadwalkan kunci sharding sangat penting dan harus dilakukan dengan hati-hati, karena desain yang buruk dapat menyebabkan ketidakseimbangan dalam distribusi data dan membahayakan efisiensi sistem.
• Kueri transversal : Melakukan kueri pada beberapa shard bisa jadi rumit dan rumit karena memerlukan mekanisme komunikasi dan agregasi antar shard.
• Transaksi Terdistribusi : Menjaga integritas transaksi di beberapa shard adalah hal yang rumit dan memerlukan protokol koordinasi dan mekanisme penguncian yang canggih.
• Penskalaan : Meskipun sharding memungkinkan skalabilitas, menambahkan atau menghapus shard setelah kejadian dapat menjadi rumit dan sering kali memerlukan redistribusi data.

Pertimbangan Praktis untuk Sharding

Selain tantangan teknis, ada pertimbangan praktis yang perlu dipertimbangkan:

• Biaya : Kompleksitas penerapan dan pemeliharaan sharding dapat mengakibatkan biaya yang signifikan dalam hal perangkat keras, perangkat lunak, dan sumber daya manusia khusus.
• Pertunjukan : Memilih strategi sharding yang tidak sesuai dapat menyebabkan kinerja buruk, terutama jika penyeimbangan beban tidak dikelola dengan baik.
• Konsistensi Data : Memastikan konsistensi data di seluruh shard adalah hal yang penting namun sulit dicapai, khususnya di lingkungan yang sangat terdistribusi.
• Keahlian teknis : Keahlian teknis yang mendalam diperlukan untuk mengelola kompleksitas sharding dan merespons masalah.
• Pencadangan dan Pemulihan : Mengelola pencadangan dan pemulihan menjadi lebih rumit dengan sharding, karena operasi ini harus dikoordinasikan di beberapa shard.

Kesimpulannya, meskipun sharding adalah teknik ampuh untuk database yang memerlukan performa dan skalabilitas tingkat tinggi, sharding menimbulkan serangkaian tantangan dan memerlukan pertimbangan praktis yang signifikan agar dapat diterapkan secara optimal. Dengan menyadari masalah ini dan mempersiapkan strategi sharding dengan hati-hati, organisasi dapat memperoleh manfaat penuh sekaligus meminimalkan risiko dan biaya terkait.