<h1 style="text-align: justify;">Lợi &iacute;ch</h1>
Nh&acirc;n rộng cơ sở dữ liệu l&agrave; tiếp cận mở rộng cơ sở dữ liệu m&agrave; một dữ liệu được sao ch&eacute;p cho nhiều m&aacute;y. Điều đ&oacute; nghe c&oacute; vẻ l&atilde;ng ph&iacute;, nhưng lại mang đến nhiều lợi &iacute;ch ch&iacute;nh đ&aacute;ng, đ&oacute; l&agrave; t&iacute;nh khả dụng cao v&agrave; cải thiện hiệu suất.
T&iacute;nh khả dụng cao l&agrave; nhờ c&oacute; c&aacute;c n&uacute;t c&oacute; dữ liệu giống hệt nhau. Nếu một trong c&aacute;c n&uacute;t bị lỗi, hệ thống sẽ vẫn hoạt động b&igrave;nh&nbsp; thường v&igrave; vẫn c&ograve;n c&aacute;c n&uacute;t kh&aacute;c. Đ&acirc;y cũng thường l&agrave; l&yacute; do ch&iacute;nh m&agrave; người ta muốn nh&acirc;n rộng. N&oacute; c&oacute; ảnh hưởng trực tiếp đến lợi nhuận của doanh nghiệp. V&igrave; kh&ocirc;ng ai c&oacute; thể hợp t&aacute;c kinh doanh với một doanh nghiệp kh&ocirc;ng c&oacute; sẵn sản phẩm.
<img style="width: 350px; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://tek4.vn/public_files/6d1172d2-2783-4021-9483-47fbbf31d43c" alt="Nh&acirc;n bản cơ sở dữ liệu" />
&nbsp;
Hiệu suất của hệ thống được cải thiện bằng c&aacute;ch c&acirc;n bằng tải. Thay v&igrave; c&oacute; một node xử l&yacute; tất cả lưu lượng, hệ thống c&oacute; nhiều node xử l&yacute; tất cả lưu lượng tin. Những cải tiến về hiệu suất thể hiện ở việc giảm độ trễ, th&ocirc;ng lượng cao hơn hoặc cả hai.
<img style="width: 450px; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://tek4.vn/public_files/1adacc7f-cb4f-40e5-95c1-67f2612f2344" alt="Nh&acirc;n bản cơ sở dữ liệu" />
&nbsp;
Ngo&agrave;i chi ph&iacute; t&agrave;i ch&iacute;nh, việc nh&acirc;n rộng c&ograve;n c&oacute; chi ph&iacute; phức tạp. Trước khi đi s&acirc;u v&agrave;o vấn đề đ&oacute;, trước ti&ecirc;n ch&uacute;ng ta h&atilde;y hiểu về hai loại cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết nh&acirc;n rộng: Sơ cấp- Thứ cấp v&agrave; Sơ cấp-Sơ cấp. C&aacute;c cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết kh&aacute;c nhau dẫn đến độ phức tạp kh&aacute;c nhau.
<img style="width: 450px; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://tek4.vn/public_files/5146c051-929f-46ff-82ae-67d550766623" alt="Cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết nh&acirc;n bản" />
Cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết nh&acirc;n bản
&nbsp;
Cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết sơ cấp - thứ cấp cho ph&eacute;p đọc từ bất kỳ node n&agrave;o trong khi giới hạn ghi v&agrave;o một n&uacute;t được chỉ định. Ngược lại, cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết sơ cấp -sơ cấp cho ph&eacute;p thực hiện đọc v&agrave; ghi trong bất kỳ node n&agrave;o.
<h1 style="text-align: justify;">T&iacute;nh nhất qu&aacute;n: Mạnh hay Cuối c&ugrave;ng?</h1>
Vấn đề phức tạp đầu ti&ecirc;n l&agrave; sự đ&aacute;nh đổi giữa t&iacute;nh nhất qu&aacute;n v&agrave; độ trễ. Một hệ thống c&oacute; t&iacute;nh nhất qu&aacute;n mạnh thường c&oacute; độ trễ cao hơn so với một hệ thống c&oacute; t&iacute;nh nhất qu&aacute;n cuối c&ugrave;ng. T&iacute;nh nhất qu&aacute;n mạnh đảm bảo rằng c&aacute;c hoạt động đọc sẽ trả về dữ liệu được viết mới nhất. Ngược lại, c&aacute;c thao t&aacute;c đọc trong một hệ thống nhất qu&aacute;n cuối c&ugrave;ng c&oacute; thể tạm thời trả về dữ liệu cũ trước khi trả về dữ liệu được viết mới nhất - do đ&oacute; n&oacute; c&oacute; thuật ngữ &ldquo;cuối c&ugrave;ng&rdquo;.
<img style="width: 450px; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://tek4.vn/public_files/437a4683-b0ca-48b5-84c0-7bfbb686a8b3" alt="T&iacute;nh nhất qu&aacute;n mạnh v&agrave; cuối c&ugrave;ng" />
T&iacute;nh nhất qu&aacute;n mạnh v&agrave; cuối c&ugrave;ng
&nbsp;
Khi ghi v&agrave;o cơ sở dữ liệu mở rộng, c&oacute; một t&ugrave;y chọn cho ph&eacute;p cơ sở dữ liệu chỉ x&aacute;c nhận c&aacute;c hoạt động ghi sau khi sao ch&eacute;p tới một số lượng n&uacute;t c&oacute; thể định cấu h&igrave;nh. Tương tự, c&oacute; một t&ugrave;y chọn cho c&aacute;c hoạt động đọc để tham khảo số lượng n&uacute;t c&oacute; thể định cấu h&igrave;nh v&agrave; chỉ lấy phi&ecirc;n bản mới nhất của dữ liệu. C&oacute; thể đạt được sự nhất qu&aacute;n mong muốn bằng c&aacute;ch điều chỉnh cấu h&igrave;nh ghi v&agrave; đọc n&agrave;y.
Để đạt được t&iacute;nh nhất qu&aacute;n mạnh mẽ trong một cụm c&oacute; N node, người ta cần phải định cấu h&igrave;nh số lượng node ghi W v&agrave; số node R sao cho W + R&gt; N. Nếu số lượng node ghi l&agrave; 1, sẽ c&oacute; rủi ro mất dữ liệu nếu node bị lỗi trước khi n&oacute; sao ch&eacute;p th&agrave;nh c&ocirc;ng dữ liệu sang c&aacute;c node kh&aacute;c.
<img style="width: 450px; display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://tek4.vn/public_files/062ccbf7-5fc8-4263-86b2-c6a070254d43" alt="T&iacute;nh nhất qu&aacute;n mạnh v&agrave; cuối c&ugrave;ng" />
&nbsp;
Trong PostgreSQL, c&oacute; một t&ugrave;y chọn để tạo cấu h&igrave;nh số lượng W sử dụng sao ch&eacute;p kh&ocirc;ng đồng bộ v&agrave; đồng bộ tại thời điểm triển khai. Thật kh&ocirc;ng may, kh&ocirc;ng c&oacute; c&aacute;ch t&iacute;ch hợp n&agrave;o để định cấu h&igrave;nh số lượng R. Ngược lại, DynamoDB chỉ cung cấp R điều chỉnh được cho mỗi hoạt động chứ kh&ocirc;ng phải W. AuroraDB kh&ocirc;ng cung cấp cả R &amp; W c&oacute; thể điều chỉnh v&agrave; cuối c&ugrave;ng nhất qu&aacute;n do sao ch&eacute;p kh&ocirc;ng đồng bộ. MongoDB&rsquo;s Write Concern &amp; Read Concern c&oacute; thể được sử dụng để định cấu h&igrave;nh W &amp; R tương ứng cho mỗi hoạt động. Điều th&uacute; vị l&agrave; c&oacute; một t&ugrave;y chọn để đọc v&agrave; ghi cho &ldquo;phần lớn&rdquo; c&aacute;c node, tức l&agrave; một nửa k&iacute;ch thước cụm cộng với một node. V&iacute; dụ, ba node chiếm đa số trong một cụm năm node. Cassandra tương tự như MongoDB v&igrave; n&oacute; cung cấp t&iacute;nh nhất qu&aacute;n c&oacute; thể điều chỉnh cho mỗi thao t&aacute;c cho cả đọc v&agrave; ghi.
<h2 style="text-align: justify;">Th&agrave;nh vi&ecirc;n cụm: tự động hay thủ c&ocirc;ng?</h2>
C&aacute;c node vật l&yacute; c&oacute; thể gặp sự cố v&igrave; nhiều l&yacute; do kh&aacute;c nhau. Trong những trường hợp như vậy, node chết n&ecirc;n được x&oacute;a khỏi cụm v&agrave; một node khỏe mới sẽ được th&ecirc;m v&agrave;o. Một số cơ sở dữ liệu xử l&yacute; điều n&agrave;y một c&aacute;ch&nbsp; tự động, trong khi những cơ sở dữ liệu kh&aacute;c th&igrave; kh&ocirc;ng. Quản l&yacute; tự động th&acirc;n thiện hơn nhiều cho hoạt động.
Th&agrave;nh vi&ecirc;n cụm trong Cassandra được tự động h&oacute;a. Một node Cassandra mới kết nối với c&aacute;c seed node được định cấu h&igrave;nh trong cụm. C&aacute;c node kh&aacute;c sẽ tự động ph&aacute;t hiện ra node mới n&agrave;y th&ocirc;ng qua cơ chế tin đồn v&agrave; cuối c&ugrave;ng, tải của cụm được c&acirc;n bằng lại. Tương tự như Cassandra, CockroachDB membership v&agrave; t&aacute;i c&acirc;n bằng tải cũng được tự động h&oacute;a. C&aacute;c cơ sở dữ liệu được lưu trữ như Aurora v&agrave; DynamoDB cũng được tự động h&oacute;a.
Th&agrave;nh vi&ecirc;n cụm trong MongoDB được quản l&yacute; thủ c&ocirc;ng th&ocirc;ng qua node ch&iacute;nh. PostgreSQL l&agrave; một hỗn hợp. Đối với sao ch&eacute;p kh&ocirc;ng đồng bộ, th&agrave;nh vi&ecirc;n được tự động h&oacute;a, tức l&agrave; chỉ c&oacute; node phụ mới cần biết node ch&iacute;nh. Trong sao ch&eacute;p đồng bộ, th&agrave;nh vi&ecirc;n l&agrave; thủ c&ocirc;ng v&igrave; node ch&iacute;nh cần một danh s&aacute;ch c&aacute;c node phụ m&agrave; việc sao ch&eacute;p cần được thực hiện đồng bộ.
<h2 style="text-align: justify;">Cơ chế xử l&yacute; lỗi: Tự động hay Thủ c&ocirc;ng?</h2>
Trong cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết sơ cấp- thứ cấp, node ch&iacute;nh d&oacute;ng vai tr&ograve; quan trọng để cụm hoạt động. Tuy nhi&ecirc;n, như ch&uacute;ng ta đ&atilde; biết, bất kỳ node n&agrave;o cũng c&oacute; thể gặp sự cố, kể cả node ch&iacute;nh. Chuyển đổi dự ph&ograve;ng l&agrave; một cơ chế thay thế node ch&iacute;nh c&oacute; vấn đề bằng một node mới. Một số cơ sở dữ liệu c&oacute; cơ chế n&agrave;y tự động trong khi những cơ sở kh&aacute;c th&igrave; kh&ocirc;ng. Việc xử l&yacute; lỗi l&agrave; kh&ocirc;ng cần thiết đối với cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết sơ cấp- sơ cấp v&igrave; kh&ocirc;ng c&oacute; node đặc biệt n&agrave;o trong cụm - bất kỳ node n&agrave;o cũng c&oacute; tr&aacute;ch nhiệm giống như node n&agrave;o kh&aacute;c.
PostgreSQL kh&ocirc;ng c&oacute; cơ chế chuyển lỗi t&iacute;ch hợp sẵn. V&igrave; vậy cần phải nghĩ ra cơ chế dự ph&ograve;ng. MongoDB được t&iacute;ch hợp sẵn dự ph&ograve;ng với cơ chế tương tự như thuật to&aacute;n Paxos. CockroachDB cũng c&oacute; cơ chế xử l&yacute; lỗi t&iacute;ch hợp với thuật to&aacute;n Raft.
Ngo&agrave;i ra c&ograve;n c&oacute; sự phức tạp ở ph&iacute;a kh&aacute;ch h&agrave;ng. L&agrave;m thế n&agrave;o để kh&aacute;ch h&agrave;ng biết đ&acirc;u l&agrave; sơ cấp mới? PostgreSQL kh&ocirc;ng c&oacute; cơ chế t&iacute;ch hợp để xử l&yacute; vấn đề n&agrave;y. C&ograve;n trong MongoDB, vấn đề n&agrave;y được xử l&yacute; ở ph&iacute;a m&aacute;y kh&aacute;ch. Tr&igrave;nh điều khiển ch&iacute;nh thức hỏi r&otilde; r&agrave;ng đ&acirc;u l&agrave; cụm node ch&iacute;nh. Trong CockroachDB, vấn đề n&agrave;y được xử l&yacute; ở ph&iacute;a cơ sở dữ liệu. M&aacute;y kh&aacute;ch c&oacute; thể ghi v&agrave;o bất kỳ node n&agrave;o. Sau đ&oacute;, node n&agrave;y sẽ chuyển tiếp bản ghi cho người node ch&iacute;nh.
<h2 style="text-align: justify;">Giải quyết xung đột: L&agrave;m thế n&agrave;o?</h2>
Trong cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết sơ cấp- thứ cấp, y&ecirc;u cầu ghi c&oacute; thể đến bất kỳ n&uacute;t n&agrave;o. Việc ghi v&agrave;o c&ugrave;ng một dữ liệu c&oacute; thể đồng thời đến từ c&aacute;c n&uacute;t kh&aacute;c nhau. Trong t&igrave;nh huống n&agrave;y, xung đột nảy sinh v&agrave; cần được giải quyết.
Trong Cassandra, một xung đột như vậy được giải quyết bằng c&aacute;ch lấy dữ liệu bằng văn bản mới nhất. Mỗi h&agrave;ng-cột được gắn thẻ bằng một dấu thời gian. Việc ghi sẽ chỉ diễn ra nếu dấu thời gian của dữ liệu mới hơn dấu thời gian trong h&agrave;ng-cột. Dấu thời gian cho việc ghi được cung cấp bởi n&uacute;t y&ecirc;u cầu ghi. V&igrave; vậy, điều quan trọng trong Cassandra l&agrave; phải đồng bộ h&oacute;a đồng hồ trong mỗi n&uacute;t, chẳng hạn bằng c&aacute;ch sử dụng NTP. Về mặt l&yacute; thuyết, kh&ocirc;ng c&oacute; c&aacute;ch ho&agrave;n hảo n&agrave;o đồng bộ h&oacute;a đồng hồ trong hệ thống ph&acirc;n t&aacute;n. Trong thực tế,, sai lệch một ch&uacute;t cũng chấp nhận được.
Trong cấu tr&uacute;c li&ecirc;n kết sơ cấp - thứ cấp, giải quyết xung đột kh&ocirc;ng phải l&agrave; một mối quan t&acirc;m v&igrave; việc ghi chỉ được thực hiện tr&ecirc;n n&uacute;t ch&iacute;nh.
<h2 style="text-align: justify;">Kết luận</h2>
Nh&acirc;n rộng l&agrave; một kỹ thuật mở rộng quy m&ocirc; cơ sở dữ liệu trong đ&oacute; dữ liệu được sao ch&eacute;p đến nhiều node. Đ&acirc;y cũng l&agrave; c&aacute;ch để đạt được t&iacute;nh khả dụng cao v&agrave; cải thiện hiệu suất của hệ thống. Tuy nhi&ecirc;n, n&oacute; đi k&egrave;m với một số đ&aacute;nh đổi về t&iacute;nh nhất qu&aacute;n của dữ liệu, th&agrave;nh vi&ecirc;n cụm, cơ chế xử l&yacute; lỗi v&agrave; giải quyết xung đột.

Admin

Nhân bản cơ sở dữ liệu: Lợi ích và Đánh đổi

Cùng tác giả

Admin

Có liên quan