Proteggere i dati utilizzando la replica zonale

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Questa pagina descrive l'architettura di riferimento per l'alta disponibilità avanzata di AlloyDB Omni, che fornisce l'alta disponibilità mediante il deployment di una o più repliche del database all'interno della stessa regione, proteggendo da errori a livello di nodo o di zona.

Casi d'uso

Questa architettura di riferimento per la disponibilità è adatta ai seguenti casi d'uso:

  • Applicazioni business critical che richiedono RTO e RPO inferiori.
  • Vuoi eseguire il deployment di una replica in un'altra zona o in un altro nodo che fornisca alta disponibilità per i tuoi database e protegga da errori a livello di istanza, server e zona.
  • Vuoi protezione da errori dell'utente e danneggiamento dei dati (utilizzando i backup).

Come funziona l'architettura di riferimento

La disponibilità avanzata si aggiunge alla disponibilità standard aggiungendo istanze di replica di lettura all'interno della regione per abilitare l'alta disponibilità (HA) che riduce l'RTO (Recovery Time Objective) RTO. Questo approccio riduce anche il Recovery Point Objective (RPO) consentendo lo streaming delle modifiche transazionali alla replica.

L'alta affidabilità in AlloyDB Omni utilizza almeno due istanze di database. Un'istanza funge da database principale, supportando le operazioni di lettura e scrittura. Le istanze rimanenti fungono da repliche di lettura e operano in modalità di sola lettura.

Di seguito sono riportati concetti importanti relativi all'alta affidabilità:

  • Il failover è la procedura durante un'interruzione non pianificata in cui l'istanza principale non funziona o non è disponibile e la replica in standby viene attivata per assumere la modalità principale (lettura/scrittura). Questo processo è chiamato promozione. In genere, in questi scenari, quando il server o il database principale torna online, il database deve essere ricreato e poi deve fungere da standby. Per garantire un uptime elevato, sono in atto meccanismi per rendere automatici i failover.
  • Uno switchover, noto anche come inversione di ruolo, è una procedura utilizzata per cambiare le modalità tra il database principale e uno dei database di standby, in modo che il database principale diventi di standby e quello di standby diventi principale. I cambi di ruolo in genere avvengono in modo controllato e graduale e possono essere avviati per diversi motivi, ad esempio per consentire il downtime e l'applicazione di patch al precedente database primario. I failover controllati devono consentire un futuro switchback senza dover reintegrare il nuovo standby o altri aspetti della configurazione della replica.

Opzioni di alta disponibilità

Negli ambienti Kubernetes, per supportare l'alta disponibilità, puoi eseguire il deployment di AlloyDB Omni utilizzando gli operatori AlloyDB Omni Kubernetes. Per saperne di più, consulta Gestire l'alta disponibilità in Kubernetes.

Nota: Patroni e HAProxy sono strumenti di terze parti non commerciali e sono compatibili con AlloyDB Omni.

Ti consigliamo di avere almeno due database di standby in modo che la perdita di un database non influisca sull'alta disponibilità del cluster. In questa modalità, hai almeno una coppia HA in caso di failover o durante qualsiasi manutenzione pianificata di un nodo.

Per pianificare le dimensioni e la forma del deployment di AlloyDB Omni, consulta Pianificare l'installazione di AlloyDB Omni su una VM.

Bilanciatori del carico

Un altro meccanismo importante che facilita le procedure di switchover e failover più fluide è la presenza di un bilanciatore del carico.

L'operatore Kubernetes esegue il deployment del proprio bilanciatore del carico, che si comporta in modo simile, creando un servizio per il database che punta al bilanciatore del carico per rendere questa operazione trasparente per l'utente.

Alta disponibilità

I database di replica di lettura di cui è stato eseguito il deployment all'interno di una regione forniscono alta disponibilità se il database principale non funziona. Quando si verifica un errore del database primario, il database di standby viene promosso per sostituire il database primario e l'applicazione continua con un'interruzione minima o nulla.

In genere è buona norma eseguire controlli regolari annuali o semestrali sotto forma di switchover per garantire che tutte le applicazioni che si basano su questi database siano ancora in grado di connettersi e rispondere in un intervallo di tempo adeguato.

La protezione a livello di zona può essere ottenuta utilizzando uno dei due tipi di deployment posizionando una delle repliche di lettura di standby in una zona di disponibilità diversa dal database primario.

Un ulteriore vantaggio delle repliche di lettura è la possibilità di trasferire le operazioni di sola lettura ai database di standby, che possono fungere da database di reporting utilizzando dati aggiornati. Questo approccio riduce il carico e l'overhead sulla replica primaria di lettura/scrittura.

Configurazione di backup e alta disponibilità

Le repliche di lettura possono essere configurate in più zone che garantiscono l'alta disponibilità. Sebbene forniscano RTO e RPO bassi, non proteggono da determinate interruzioni, come il danneggiamento logico dei dati, ad esempio eliminazioni accidentali di tabelle o aggiornamenti errati dei dati. Pertanto, oltre alla configurazione HA, è necessario eseguire backup regolari. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione sull'architettura di disponibilità standard.

La Figura 1 mostra una configurazione HA consigliata con due database di standby di replica di lettura in due zone di disponibilità diverse.

AlloyDB Omni con opzioni di backup e alta disponibilità

Figura 1. AlloyDB Omni con opzioni di backup e alta disponibilità.

Per proteggerti dalla perdita di dati in caso di errore dell'istanza primaria, è necessario configurare la replica in modalità sincrona. Sebbene questo metodo fornisca una protezione efficace dei dati, può influire sulle prestazioni del database primario perché tutti i commit devono essere scritti sia nel database primario sia in tutti i database standby sincronizzati. Per questa configurazione è fondamentale una connessione di rete a bassa latenza tra queste istanze di database.

Deployment Kubernetes HA

Per i deployment Kubernetes, utilizzando alcune modifiche e aggiunte di attributi di base al file di deployment di AlloyDB Omni, puoi aggiungere standby di failover o repliche di lettura per consentire l'errore del database principale. È possibile configurare una replica di standby di failover e di sola lettura e l'operatore si occupa del provisioning e della pubblicazione del servizio. L'operatore automatizza anche molti dei processi HA, come la ricostruzione dei database di standby dopo un failover e l'utilizzo dei meccanismi di riparazione integrati nel motore Kubernetes di AlloyDB Omni.

In un deployment Kubernetes, la disponibilità di infrastruttura e applicazioni beneficia delle funzionalità Kubernetes integrate che si occupano degli errori di nodi e pod, tra cui:

Oltre alla protezione integrata, l'operatore espone i seguenti parametri per influenzare il rilevamento di un'istanza primaria o di standby non riuscita:

  • healthcheckPeriodSeconds: il tempo che intercorre tra i controlli di integrità. Il valore predefinito è 30 secondi.
  • autoFailoverTriggerThreshold: il numero di controlli di integrità consecutivi non riusciti prima di avviare il failover. Il valore predefinito è 3.

Per saperne di più, consulta Gestire l'alta affidabilità in Kubernetes.

Implementazione

Quando scegli un'architettura di riferimento per la disponibilità, tieni presente i seguenti vantaggi, limitazioni e alternative.

Vantaggi

  • Protegge dagli errori delle istanze.
  • Protegge dagli errori del server.
  • Protegge da errori a livello di zona.
  • RTO notevolmente ridotto rispetto alla disponibilità standard.

Limitazioni

  • Nessuna protezione aggiuntiva per i disastri regionali.
  • Potenziale impatto sulle prestazioni dell'istanza principale a causa della replica sincrona.
  • La configurazione dello streaming WAL di PostgreSQL in modalità sincrona offre una perdita di dati pari a zero (RPO=0) durante il normale funzionamento o i failover tipici. Tuttavia, questo approccio non protegge dalla perdita di dati in situazioni specifiche di doppio errore, ad esempio quando tutte le istanze di standby vengono perse o diventano irraggiungibili dalla primaria e questo è immediatamente seguito da un riavvio della primaria.

Alternative

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