Якщо ваша програма має проблеми з інсталяцією, швидше за все, справа в базі даних. Згідно з опитуванням Embarcadero Technologies, 38% фахівців зі сфери повідомили, що простої БД є їх основною проблемою. Час простою може бути наслідком будь-якої кількості проблем, у тому числі неправильної конфігурації, поганої обробки навантаження, часу очікування запитів до бази даних тощо. 

Чи допоможе в таких випадках масштабування бази даних? І якщо так, то які для цього є рішення? Про це й поговоримо.

Навіщо масштабувати базу даних?

База даних повинна мати можливість розширювати або скорочувати свої обчислювальні ресурси відповідно до динамічних потреб програми. Наприклад, ваша БД повинна масштабуватися, щоб впоратися з раптовим сплеском трафіку. Крім того, у неробочому стані вона повинна скорочуватись, для економії ресурсів. 

Один із найкращих способів забезпечити хорошу масштабованість бази даних — вибрати оптимальну БД відповідно до ваших потреб. З фізичними серверами розширення та стиснення бази даних може стати справжнім головним болем. Тут можуть допомогти рішення для хмарних БД.

Масштабування бази даних є ресурсомістким і складним завданням. Насамперед ви повинні переконатися, що ваш продукт дійсно потрібно масштабувати. Зробити це можна за допомогою аналізу проєкту на можливий сплеск трафіку в найближчому майбутньому. 

Примітка. Банк повинен вибрати реляційну СУБД, щоб забезпечити ACID (атомарність, послідовність, ізоляцію, довговічність) для своїх структурованих даних. Багатокористувацька онлайн-гра може покладатися на БД ключ-значення, а не на базу даних SQL. Якщо у вас стартап, немає сенсу вкладати ресурси в придбання масштабованої бази даних. Ви зможете зробити це пізніше, коли ваша програма досягне критичної маси та очікуватиме значного зростання трафіку.

У яких випадках необхідна масштабована БД?

• Програма чи додаток застаріли, і ви хочете перейти на хмарну систему.
• Вам потрібне збалансоване робоче навантаження, яке може обслуговувати користувачів у всьому світі.
• Додаток чи програма має високі навантаження.
• Ваша програма повинна відповідати певним вимогам.

Щоб дізнатися більше про систему управління базами даних Apache Cassandra — тисніть сюди. 

Рішення для масштабування баз даних

Ми проаналізували інформацію та визначили 4 кращі рішення для масштабування баз даних. Нижче ділимося результатами. 

1. Кешування запитів до бази даних

Один із найпростіших способів покращити здатність обробки навантаження вашої бази даних — кешувати запити до неї. Рекомендуємо використовувати це рішення, щоб загальні запити надалі читалися з кешу. Це усуває необхідність вилучення даних із БД щоразу, коли робляться подібні запити. Як наслідок, користувач швидко отримує необхідну інформацію. Відповідно, кешування допомагає підвищити продуктивність БД.

Amazon ElastiCache — це служба, яка допомагає кешувати базу даних. Вона забезпечує масштабування за допомогою кешування у пам’яті. Amazon ElastiCache підтримує варіанти використання у реальному часі. 

Для чого ідеально підійде Amazon ElastiCache?

• Для ігрових таблиць лідерів.
• Аналітики.
• Стримінгу.

2. Індексування бази даних

Масштабування бази даних не завжди означає додавання нових БД до наявних налаштувань. Іноді, оптимізувавши поточну базу даних, ви можете певною мірою масштабувати її. Ось тут і вступає в дію індексація бази даних. Техніка індексування БД допомагає структурувати дані, щоб покращити швидкість їх отримання.

Індексування — це спосіб впорядкування, який максимізує ефективність запиту під час пошуку. В основному існує три методи індексації:  

1. Кластерне індексування. Якщо коротко, то записи зі схожими характеристиками тут групуються разом, і для цих груп створюються індекси. Це пришвидшує пошук даних.
2. Вторинне індексування. Цей спосіб просто повідомляє нам, де знаходяться дані. Тут можемо мати лише щільне впорядкування, оскільки дані фізично не організовані відповідним чином.
3. Багаторівневе індексування. Тут основний блок розділяється на різні менші частини, щоб вони могли зберігатися в одному місці.

3. Реплікація даних 

Щоб створити додаткові машини, використовують стратегію реплікації даних. Її суть у створенні ідентичних копій БД. Стратегія реплікації є корисною для подолання пікових навантажень. 

У міру реплікації даних запити можна розподілити між кількома БД. Це, своєю чергою, зменшить навантаження на одну базу даних. 

Щобільше, якщо з ладу вийде пристрій запам’ятовування, то репліковані дані допоможуть залишити систему у повністю працездатному стані. 

4. Шардинг

Незалежно від того, яку базу даних ви оберете, переконайтеся, що в ній є функція шардингу. Шардинг — це поділ однієї великої частини БД на менші сегменти (шарди), які можна зберігати в кількох базах. Існує два типи цього методу: горизонтальний та вертикальний.

Горизонтальне сегментування ефективне тоді, коли ваші запити до БД повертають підмножину рядків даних. Ці ряди часто групуються разом. Наприклад, запити у яких дані фільтруються, базуються на коротких діапазонах дат.

Вертикальне сегментування ефективне, коли ваші запити до БД повертають підмножину стовпців даних. Наприклад, якщо деякі запити до бази даних вимагають лише назви, а інші — лише міста.

Дві основні переваги шардингу:

1. Загальна місткість системи зберігання прямо пропорційна кількості шардів бази даних.  
2. Якщо один сегмент знаходиться в автономному режимі, ви все одно можете покладатися на пул сегментів для отримання та зберігання ваших даних. Коли сегмент вимикається, недоступна лише частина загального набору даних. Тому на роботу системи це не особливо вплине.

Післяслово

База даних є важливим елементом будь-якої програми. Якщо ви хочете масштабувати свою програму, ви не можете зробити це без масштабування БД. На щастя, завдяки технологічному прогресу за останні роки ми маємо всі необхідні інструменти, щоб зробити процес масштабування плавним і легким. 

Можна використовувати постачальників хмарних послуг, таких як Azure, AWS або Google Cloud, щоб масштабувати свої програми. Однак перед тим, як перейти до масштабованості, потрібно визначити, чи дійсно це потрібно. 

Хочете розширити свої знання про БД? Записуйтесь на курс Адміністрування Linux від IT Education Center. Тут ви дізнаєтеся про БД та СУБД, таблиці та запити, реплікацію та багато іншого.