Что такое репликация базы данных? (с разными типами)

25 апреля 2022 г.

Поскольку компании все больше полагаются на операции с данными, управление базами данных и обмен данными стали одними из самых важных навыков на рынке труда. Одним из жизненно важных навыков для менеджеров баз данных и специалистов по данным является репликация базы данных, которая включает хранение данных в нескольких местах. Если вы заинтересованы в работе с данными, вам может быть полезно узнать больше о репликации. В этой статье мы объясним, что такое репликация базы данных, рассмотрим, как она работает, перечислим различные типы репликации базы данных и рассмотрим их преимущества и недостатки.

Что такое репликация базы данных?

Репликация базы данных — это процесс хранения избыточных данных в нескольких местах. Менеджеры баз данных используют репликацию данных для создания распределенной базы данных или системы систем хранения данных, соединенных сетью. Этот тип структуры увеличивает доступность данных в разных местах, обеспечивает согласованность операций с данными и может обеспечить повышенную безопасность.

Администраторы баз данных могут использовать частичную или полную репликацию. Полная репликация предполагает хранение всех данных в нескольких местах, а частичная репликация означает, что только некоторые фрагменты базы данных находятся в нескольких местах, а другие доступны только в одном месте.

Как работает репликация базы данных?

При репликации базы данных обновления поступают из центральной базы данных, называемой издателем. Когда администраторы обновляют базу данных издателя, она копирует обновления в базы данных в других местах, которые называются базами данных подписчиков. Если пользователи вносят изменения в базу данных подписчиков, подписчики реплицируют их в базу данных издателя, которая затем может распространять изменения среди всех других подписчиков в сети. В большинстве случаев подписчики имеют фиксированное соединение с издателем, и обновления происходят автоматически без участия администраторов. Если соединение между издателями и подписчиками является периодическим, сеть будет отправлять обновления в периоды соединения.

Поскольку действия, выполняемые в реплицированной базе данных, могут оказывать влияние на всю сеть, администраторам важно принимать особые меры предосторожности. Например, они могут гарантировать, что пользователям, не являющимся администраторами, будет сложнее удалять или редактировать данные, поскольку это повлияет на всю сеть. Они также могут вводить меры безопасности в отношении импорта, слияния и пакетного редактирования.

Типы репликации базы данных

Помимо двух основных схем полного и частичного редактирования, существует несколько типов репликации базы данных, которые могут использовать профессионалы. Вот некоторые из наиболее распространенных:

Репликация моментального снимка

Репликация моментальных снимков — это простой тип репликации, который многие администраторы используют в системах, которые получают нечастые обновления. В этом стиле репликации пользователи делают моментальный снимок данных в том виде, в котором они появляются в определенный момент времени, и делятся ими с подписчиками. В отличие от некоторых других типов репликации, эта модель не отслеживает обновления постоянно, что делает ее хорошим способом совместного использования данных на начальном этапе при создании распределенной базы данных. Основным недостатком репликации моментальных снимков является то, что системы могут легко устаревать, если они не получают регулярных активных обновлений.

Транзакционная репликация

Репликация транзакций — один из самых популярных видов репликации базы данных, особенно в средах «сервер-сервер». В этой модели администраторы создают полные копии базы данных издателя и предоставляют доступ к ней подписчикам. Затем базы данных подписчиков получают обновления в режиме реального времени, которые копируют каждое изменение, происходящее в издателе. Этот тип репликации является одним из лучших для обеспечения полной согласованности в сети. Репликация транзакций часто идеальна в средах баз данных, которые получают регулярные добавочные изменения и обновления.

Одноранговая репликация транзакций — это производная модель, которая позволяет всем участникам или узлам в сети отправлять обновления всем остальным участникам в режиме реального времени. Программа репликации распознает каждое изменение, внесенное в узел в сети, и передает их всем остальным узлам, предотвращая дублирование внутри каждого из них. Это отличается от традиционной одноранговой репликации транзакций, которая распределяет изменения от узла-издателя к узлам-подписчикам.

Гетерогенная репликация

В некоторых архитектурах баз данных используются серверы, предоставляемые разными поставщиками, что может вызвать проблемы с репликацией. В этих случаях администраторы используют гетерогенные модели репликации. Они используют различные методы для облегчения обмена данными между различными узлами, используя модель транзакций или моментальных снимков.

Репликация слиянием

Репликация слиянием — это модель, популярная в средах «сервер-клиент». В этой репликации администраторы объединяют данные из двух или более баз данных для создания реплики. Репликация слиянием позволяет как подписчикам, так и издателям вносить независимые изменения в реплику. Это также позволяет пользователям вносить изменения в автономном режиме перед синхронизацией. Хотя репликация слиянием может быть сложной системой для управления, она обеспечивает легкий доступ и отличную согласованность данных, а также может помочь администраторам быстро обнаруживать несоответствия.

Преимущества репликации базы данных

Администраторы баз данных используют репликацию базы данных, потому что она может предложить множество преимуществ. Вот некоторые из основных преимуществ полной и частичной репликации базы данных:

Преимущества полной репликации

Вот некоторые из основных преимуществ использования схемы полной репликации:

• Доступность. Полная репликация гарантирует, что все, что хранится в архитектуре данных компании, доступно пользователям на каждом узле. Это может улучшить доступ к данным и обеспечить наличие у всех команд информации, необходимой им для выполнения своих задач.

• Непротиворечивость. Полная репликация гарантирует, что каждый подписчик является точной копией базы данных издателя, обеспечивая согласованность всей архитектуры базы данных компании. Он также может автоматически устранять несоответствия или помогать администраторам быстро обнаруживать несоответствия и исправлять их.

• Безопасность. Наличие нескольких полных копий базы данных может обеспечить многочисленные преимущества в плане безопасности. Поскольку полная репликация обеспечивает избыточность в сети, администраторы могут быстро восстанавливаться после нарушений безопасности или потери данных в любом отдельном месте.

Преимущества частичной репликации

Вот некоторые преимущества, которые может предоставить частичная репликация:

• Специализированный доступ. Частичная репликация позволяет администраторам баз данных лучше контролировать, какие пользователи могут получить доступ к каждой части базы данных. Это может помочь им избежать несанкционированных изменений и обеспечить большую безопасность конфиденциальной информации.

• Более быстрые обновления. Хотя полная репликация может обеспечить превосходный доступ, процесс репликации часто требует больше времени. Частичная репликация позволяет быстрее выполнять обновления, копируя только важные сегменты данных.

• Меньше ресурсов. Частичная репликация позволяет администраторам баз данных сократить объем пространства, необходимого для каждого места в сети. Реплицируя только важные сегменты базы данных, они также могут сократить свои расходы на обслуживание и работу, необходимую для обслуживания каждого узла.

Недостатки репликации базы данных

Хотя репликация базы данных предлагает много преимуществ, она также может создать некоторые проблемы. Вот некоторые из основных недостатков репликации базы данных:

Недостатки полной репликации

Вот некоторые проблемы, с которыми администраторы могут столкнуться при использовании полной репликации:

• Медленные обновления: для полной репликации требуется несколько обновлений, чтобы гарантировать, что каждый подписчик получит полную копию базы данных издателя. Процесс копирования больших объемов данных на несколько серверов может привести к длительному времени обновления.

• Использование ресурсов. Для полной репликации может потребоваться больше ресурсов, в том числе больше места для хранения, больше затрат и увеличение объема обслуживания на каждом узле в сети. Компании могут избежать чрезмерной нагрузки на свои ресурсы, обеспечив эффективную инфраструктуру баз данных и хорошо обученный штат администраторов.

• Проблемы параллелизма: в вычислениях параллелизм — это способность системы выполнять несколько задач в перекрывающиеся временные рамки. Базы данных, использующие полную репликацию, могут столкнуться с трудностями при достижении параллелизма.

• Сложность. Полная репликация требует сложной сети и частых обновлений для эффективной работы. Иногда этим может быть сложно управлять, если в компании не хватает квалифицированных администраторов баз данных, ИТ-специалистов или специалистов по данным.

Недостатки частичной репликации

Вот некоторые из недостатков использования схемы частичной репликации:

• Меньшая доступность: в системе с частичной репликацией некоторая информация доступна только на определенных узлах, что снижает доступность для некоторых сотрудников. Администраторы могут преодолеть эту проблему, обеспечив получение каждым подписчиком данных, необходимых ему для эффективной работы.

• Отсутствие резервных копий. Если администраторы реплицируют только определенные сегменты своих баз данных, восстановление нереплицированных данных в случае нарушений безопасности или ошибок пользователя может оказаться затруднительным. Чтобы предотвратить потерю данных, администраторы баз данных создают резервные копии своих баз данных, включая нереплицированные сегменты.

• Несогласованность: в частично реплицированных архитектурах баз данных пользователи могут столкнуться с несоответствиями между различными узлами. Администраторы могут уменьшить несогласованность, выполняя регулярные обновления.

Репликация базы данных по сравнению с резервным копированием

Репликация и резервное копирование — похожие концепции, которые компании используют для защиты своих баз данных. Хотя у них схожие функции, они обычно являются взаимодополняющими процессами, которые администраторы используют в комбинации. Вот некоторые сходства и различия между репликацией и резервным копированием, которые помогут вам понять, как связаны эти два процесса:

Сходства между репликацией базы данных и резервным копированием

Вот некоторые из основных сходств между репликацией и резервным копированием:

• Оба процесса защищают от потери данных, вводя избыточность в архитектуру базы данных.

• Репликация и резервное копирование включают копирование данных в новое место.

• И репликация данных, и резервное копирование могут быть как частичными, так и полными.

Различия между репликацией базы данных и резервным копированием

Вот некоторые из основных различий между резервным копированием данных и их репликацией:

• Для резервного копирования данных требуется гораздо меньше ресурсов, чем для репликации, которая может быть дорогостоящей и требует расширения инфраструктуры и более обученного персонала.

• Основная цель резервного копирования — обеспечить долгосрочное хранение, а репликация базы данных направлена ​​на повышение доступности для бизнес-операций.

• Резервные копии обеспечивают большую изоляцию от угроз безопасности, которые могут повлиять на взаимосвязанные серверы, использующие репликацию.