Strutturazione dei dati per una coerenza elevata

Datastore offre disponibilità, scalabilità e durabilità elevate distribuendo i dati su più macchine e utilizzando la replica sincrona masterless su un'ampia area geografica. Tuttavia, un compromesso in questa progettazione è che la velocità effettiva di scrittura per ogni singolo gruppo di entità è limitata a circa un commit al secondo. Esistono anche delle limitazioni per le query o le transazioni che riguardano più gruppi di entità. Questa pagina descrive queste limitazioni in modo più dettagliato e illustra le best practice per strutturare i dati in modo da supportare un'elevata coerenza, pur soddisfacendo i requisiti di velocità effettiva di scrittura dell'applicazione.

Livelli di coerenza

Le query Datastore possono restituire i risultati a uno dei due livelli di coerenza:

  • Le query a elevata coerenza garantiscono i risultati più aggiornati, ma il completamento potrebbe richiedere più tempo o non essere supportate in alcuni casi.
  • Le query a coerenza finale in genere vengono eseguite più velocemente, ma a volte possono restituire risultati obsoleti.

In una query a coerenza finale, si accede anche agli indici utilizzati per raccogliere i risultati con coerenza finale. Di conseguenza, queste query a volte potrebbero restituire entità che non corrispondono più ai criteri della query e anche omettere entità che corrispondono a questi criteri. Le query a elevata coerenza sono coerenti dal punto di vista transazionale, ovvero i risultati sono basati su un'unica istantanea coerente dei dati.

Garanzie di coerenza

Le query restituiscono i risultati con diversi livelli di garanzia di coerenza, a seconda della natura della query:

  • Le query precedenti (quelle che vengono eseguite su un gruppo di entità) sono a elevata coerenza per impostazione predefinita, ma alla fine possono essere rese coerenti impostando il criterio per la lettura Datastore (discusso di seguito).
  • Le query globali (che non vengono eseguite su un gruppo di entità) sono sempre coerenti.

In molte applicazioni è accettabile utilizzare la coerenza finale (ovvero una query globale su più gruppi di entità, che a volte possono restituire dati leggermente obsoleti) quando si ottiene un'ampia visione di dati non correlati, quindi utilizzare un'elevata coerenza (una query da predecessore o la ricerca di una singola entità) durante la visualizzazione o la modifica di un singolo set di dati altamente correlati. In queste applicazioni, di solito è un buon approccio collocare dati altamente correlati in gruppi di entità. Un numero maggiore di gruppi di entità aumenta la velocità effettiva, mentre un numero inferiore di gruppi di entità aumenta il volume di entità che possono essere lette in una singola query da predecessore. Un'applicazione deve tenerne conto per determinare il giusto equilibrio tra velocità effettiva e coerenza.

Criterio per la lettura del datastore

Per migliorare le prestazioni, puoi impostare il criterio di lettura di una query in modo che i risultati siano finalmente coerenti. L'API Datastore consente inoltre di impostare esplicitamente un criterio di elevata coerenza, ma questa impostazione non ha alcun effetto pratico, poiché le query globali sono sempre coerenti indipendentemente dal criterio.

Puoi abilitare letture coerenti alla fine tramite le opzioni di lettura dell'oggetto query:

C#

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore C#.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

Query query = new Query("Task")
{
    Filter = Filter.HasAncestor(_db.CreateKeyFactory("TaskList")
        .CreateKey(keyName))
};
var results = _db.RunQuery(query,
    ReadOptions.Types.ReadConsistency.Eventual);

Go

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

ancestor := datastore.NameKey("TaskList", "default", nil)
query := datastore.NewQuery("Task").Ancestor(ancestor).EventualConsistency()

Java

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore Java.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

Query<Entity> query =
    Query.newEntityQueryBuilder()
        .setKind("Task")
        .setFilter(
            PropertyFilter.hasAncestor(
                datastore.newKeyFactory().setKind("TaskList").newKey("default")))
        .build();
datastore.run(query, ReadOption.eventualConsistency());

Node.js

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

const ancestorKey = datastore.key(['TaskList', 'default']);
const query = datastore.createQuery('Task').hasAncestor(ancestorKey);

query.run({consistency: 'eventual'});

PHP

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore PHP.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

$query = $datastore->query()
    ->kind('Task')
    ->hasAncestor($datastore->key('TaskList', 'default'));
$result = $datastore->runQuery($query, ['readConsistency' => 'EVENTUAL']);

Python

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

from google.cloud import datastore

# For help authenticating your client, visit
# https://cloud.google.com/docs/authentication/getting-started
client = datastore.Client()

query = client.query(kind="Task")
query.fetch(eventual=True)

Ruby

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore Ruby.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

# task_list_name = "default"
ancestor_key = datastore.key "TaskList", task_list_name

query = datastore.query("Task")
                 .ancestor(ancestor_key)

tasks = datastore.run query, consistency: :eventual

Transazioni e considerazioni sulla coerenza

I commit Datastore sono transactional, ovvero avvengono nel contesto di una transazione e l'insieme di mutazioni della transazione può essere applicato tutte o nessuna oppure transactional, il che significa che l'insieme di mutazioni non può essere applicato come "tutte o nessuna".

Una singola transazione può includere un numero illimitato di modifiche apportate alla creazione, all'aggiornamento o all'eliminazione. Per mantenere la coerenza dei dati, la transazione garantisce che tutte le mutazioni che contiene vengano applicate a Datastore come un'unità o, se una delle mutazioni non riesce, che nessuna di esse venga applicata. Inoltre, tutte le letture a elevata coerenza (query sui predecessori o operazioni lookup) eseguite all'interno della stessa transazione si basano su un unico snapshot coerente dei dati. Le query a elevata coerenza devono specificare un filtro dei predecessori. Le query che partecipano a una transazione sono sempre a elevata coerenza. Le transazioni possono riguardare al massimo 25 gruppi di entità. Le letture coerenti alla fine non presentano queste limitazioni e sono adeguate in molti casi. L'utilizzo di letture coerenti alla fine può consentirti di distribuire i tuoi dati tra un numero maggiore di gruppi di entità, consentendoti di ottenere una velocità effettiva di scrittura maggiore eseguendo i commit in parallelo sui diversi gruppi di entità. Tuttavia, devi comprendere le caratteristiche delle letture alla fine coerenti per determinare se sono adatte alla tua applicazione:

  • I risultati di queste letture potrebbero non riflettere le ultime transazioni. Questo può accadere perché queste letture non garantiscono che la replica su cui sono in esecuzione sia aggiornata. ma utilizzano qualsiasi dato disponibile su quella replica al momento dell'esecuzione della query.
  • È possibile che una transazione impegnata che abbia interessato più gruppi di entità sia stata applicata ad alcune entità e non ad altre. Tuttavia, tieni presente che una transazione non risulta mai stata parzialmente applicata all'interno di una singola entità.
  • I risultati della query possono includere entità che non avrebbero dovuto essere incluse in base ai criteri del filtro ed escludere entità che avrebbero dovuto essere incluse. Questo può verificarsi perché la versione dello snapshot utilizzata per leggere gli indici può essere diversa da quella dello snapshot utilizzata per leggere l'entità.

Strutturare i dati per garantire la coerenza

Per capire come strutturare i dati per una elevata coerenza, confronta due diversi approcci per una semplice applicazione di elenchi di attività. Il primo approccio crea ciascuna entità nel proprio nuovo gruppo di entità (ovvero, ogni entità è unentità base):

C#

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore C#.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

Entity task = new Entity()
{
    Key = _db.CreateKeyFactory("Task").CreateKey("sampleTask"),
    ["category"] = "Personal",
    ["done"] = false,
    ["priority"] = 4,
    ["description"] = "Learn Cloud Datastore"
};

Go

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

type Task struct {
	Category        string
	Done            bool
	Priority        float64
	Description     string `datastore:",noindex"`
	PercentComplete float64
	Created         time.Time
}
task := &Task{
	Category:        "Personal",
	Done:            false,
	Priority:        4,
	Description:     "Learn Cloud Datastore",
	PercentComplete: 10.0,
	Created:         time.Now(),
}

Java

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

Key taskKey = datastore.newKeyFactory().setKind("Task").newKey("sampleTask");
Entity task =
    Entity.newBuilder(taskKey)
        .set("category", "Personal")
        .set("done", false)
        .set("priority", 4)
        .set("description", "Learn Cloud Datastore")
        .build();

Node.js

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

const task = {
  category: 'Personal',
  done: false,
  priority: 4,
  description: 'Learn Cloud Datastore',
};

PHP

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

$task = $datastore->entity('Task', [
    'category' => 'Personal',
    'done' => false,
    'priority' => 4,
    'description' => 'Learn Cloud Datastore'
]);

Python

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

from google.cloud import datastore

# For help authenticating your client, visit
# https://cloud.google.com/docs/authentication/getting-started
client = datastore.Client()

task = datastore.Entity(client.key("Task"))
task.update(
    {
        "category": "Personal",
        "done": False,
        "priority": 4,
        "description": "Learn Cloud Datastore",
    }
)

Ruby

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore Ruby.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

task = datastore.entity "Task" do |t|
  t["category"] = "Personal"
  t["done"] = false
  t["priority"] = 4
  t["description"] = "Learn Cloud Datastore"
end

Quindi esegue una query sul tipo di entità Task per le attività non ancora completate con priorità maggiori o uguali a 4, ordinate in ordine decrescente in base alla priorità:

C#

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore C#.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

Query query = new Query("Task")
{
    Filter = Filter.And(Filter.Equal("done", false),
        Filter.GreaterThanOrEqual("priority", 4)),
    Order = { { "priority", PropertyOrder.Types.Direction.Descending } }
};

Go

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

query := datastore.NewQuery("Task").
	FilterField("Done", "=", false).
	FilterField("Priority", ">=", 4).
	Order("-Priority")

Java

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore Java.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

Query<Entity> query =
    Query.newEntityQueryBuilder()
        .setKind("Task")
        .setFilter(
            CompositeFilter.and(
                PropertyFilter.eq("done", false), PropertyFilter.ge("priority", 4)))
        .setOrderBy(OrderBy.desc("priority"))
        .build();

Node.js

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore Node.js.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

const query = datastore
  .createQuery('Task')
  .filter(
    and([
      new PropertyFilter('done', '=', false),
      new PropertyFilter('priority', '>=', 4),
    ])
  )
  .order('priority', {
    descending: true,
  });

PHP

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

$query = $datastore->query()
    ->kind('Task')
    ->filter('done', '=', false)
    ->filter('priority', '>=', 4)
    ->order('priority', Query::ORDER_DESCENDING);

Python

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

from google.cloud import datastore

# For help authenticating your client, visit
# https://cloud.google.com/docs/authentication/getting-started
client = datastore.Client()

query = client.query(kind="Task")
query.add_filter(filter=PropertyFilter("done", "=", False))
query.add_filter(filter=PropertyFilter("priority", ">=", 4))
query.order = ["-priority"]

Ruby

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

query = datastore.query("Task")
                 .where("done", "=", false)
                 .where("priority", ">=", 4)
                 .order("priority", :desc)

Tuttavia, poiché stiamo utilizzando una query coerente alla fine (invece che una query da predecessore), i risultati della query potrebbero non contenere la nuova entità. Tuttavia, quasi tutte le operazioni di scrittura saranno disponibili per query coerenti alla fine poco dopo un commit. Per molte applicazioni, una soluzione che fornisca i risultati di una query alla fine coerente nel contesto delle modifiche apportate dall'utente corrente in genere è sufficiente per rendere tali latenze completamente accettabili.

Per ottenere una elevata coerenza, un approccio migliore consiste nel creare entità con un percorso predecessore. Il percorso predecessore identifica l'entità base comune in cui sono raggruppate le entità create. Questo esempio utilizza un percorso predecessore di tipo TaskList denominato default:

C#

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore C#.

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Key taskListKey = _db.CreateKeyFactory("TaskList").CreateKey(TestUtil.RandomName());
Key taskKey = new KeyFactory(taskListKey, "Task").CreateKey("sampleTask");
Entity task = new Entity()
{
    Key = taskKey,
    ["category"] = "Personal",
    ["done"] = false,
    ["priority"] = 4,
    ["description"] = "Learn Cloud Datastore"
};

Go

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parentKey := datastore.NameKey("TaskList", "default", nil)
key := datastore.IncompleteKey("Task", parentKey)

task := Task{
	Category:    "Personal",
	Done:        false,
	Priority:    4,
	Description: "Learn Cloud Datastore",
}

// A complete key is assigned to the entity when it is Put.
var err error
key, err = client.Put(ctx, key, &task)

Java

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Key taskKey =
    datastore
        .newKeyFactory()
        .addAncestors(PathElement.of("TaskList", "default"))
        .setKind("Task")
        .newKey("sampleTask");
Entity task =
    Entity.newBuilder(taskKey)
        .set("category", "Personal")
        .set("done", false)
        .set("priority", 4)
        .set("description", "Learn Cloud Datastore")
        .build();

Node.js

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const taskKey = datastore.key([
  'TaskList',
  'default',
  'Task',
  'sampleTask',
]);

const task = {
  key: taskKey,
  data: {
    category: 'Personal',
    done: false,
    priority: 4,
    description: 'Learn Cloud Datastore',
  },
};

PHP

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$parentKey = $datastore->key('TaskList', 'default');
$key = $datastore->key('Task')->ancestorKey($parentKey);
$task = $datastore->entity(
    $key,
    [
        'Category' => 'Personal',
        'Done' => false,
        'Priority' => 4,
        'Description' => 'Learn Cloud Datastore'
    ]
);

Python

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from google.cloud import datastore

# For help authenticating your client, visit
# https://cloud.google.com/docs/authentication/getting-started
client = datastore.Client()

key_with_parent = client.key("TaskList", "default", "Task", "sampleTask")

task = datastore.Entity(key=key_with_parent)

task.update(
    {
        "category": "Personal",
        "done": False,
        "priority": 4,
        "description": "Learn Cloud Datastore",
    }
)

Ruby

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# task_list_name = "default"
# task_name = "sampleTask"
task_key = datastore.key [["TaskList", task_list_name], ["Task", task_name]]

task = datastore.entity task_key do |t|
  t["category"] = "Personal"
  t["done"] = false
  t["priority"] = 4
  t["description"] = "Learn Cloud Datastore"
end

Potrai quindi eseguire una query da predecessore a elevata coerenza all'interno del gruppo di entità identificato dall'entità base comune:

C#

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Query query = new Query("Task")
{
    Filter = Filter.HasAncestor(_db.CreateKeyFactory("TaskList")
        .CreateKey(keyName))
};

Go

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ancestor := datastore.NameKey("TaskList", "default", nil)
query := datastore.NewQuery("Task").Ancestor(ancestor)

Java

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Query<Entity> query =
    Query.newEntityQueryBuilder()
        .setKind("Task")
        .setFilter(
            PropertyFilter.hasAncestor(
                datastore.newKeyFactory().setKind("TaskList").newKey("default")))
        .build();

Node.js

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

const ancestorKey = datastore.key(['TaskList', 'default']);

const query = datastore.createQuery('Task').hasAncestor(ancestorKey);

PHP

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Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

$ancestorKey = $datastore->key('TaskList', 'default');
$query = $datastore->query()
    ->kind('Task')
    ->hasAncestor($ancestorKey);

Python

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from google.cloud import datastore

# For help authenticating your client, visit
# https://cloud.google.com/docs/authentication/getting-started
client = datastore.Client()

# Query filters are omitted in this example as any ancestor queries with a
# non-key filter require a composite index.
ancestor = client.key("TaskList", "default")
query = client.query(kind="Task", ancestor=ancestor)

Ruby

Per scoprire come installare e utilizzare la libreria client per Cloud Datastore, consulta librerie client di Cloud Datastore. Per ulteriori informazioni, consulta la documentazione di riferimento dell'API Cloud Datastore Ruby.

Per eseguire l'autenticazione in Cloud Datastore, configura Credenziali predefinite dell'applicazione. Per maggiori informazioni, consulta Configurare l'autenticazione per un ambiente di sviluppo locale.

# task_list_name = "default"
ancestor_key = datastore.key "TaskList", task_list_name

query = datastore.query("Task")
                 .ancestor(ancestor_key)

Questo approccio raggiunge elevata coerenza scrivendo in un singolo gruppo di entità per elenco di attività, ma limita anche le modifiche all'elenco delle attività a un massimo di 1 scrittura al secondo (il limite supportato per i gruppi di entità). Se è probabile che la tua applicazione subisca un utilizzo intensivo della scrittura, potrebbe essere necessario valutare l'uso di altri mezzi. Ad esempio, se la tua applicazione è un guestbook che consente agli utenti di pubblicare messaggi in una bacheca pubblica, potresti inserire i post recenti in memcache con una scadenza e visualizzare un mix di post recenti da memcache e Datastore, oppure potresti memorizzarli nella cache in un cookie, inserire uno stato nell'URL o qualcos'altro del tutto. L'obiettivo è trovare una soluzione di memorizzazione nella cache che fornisca i dati dell'utente corrente durante il periodo di tempo in cui l'utente pubblica sull'applicazione. Ricorda che, se esegui lookup, una query da predecessore (supponendo che il criterio per la lettura non sia impostato su coerenza finale) o qualsiasi operazione all'interno di una transazione, vedrai sempre i dati scritti più recenti.

Per ulteriori esempi su come utilizzare le transazioni, fai clic qui.

Limitazioni dei gruppi di entità sulle transazioni

L'organizzazione dei dati in gruppi di entità può limitare le transazioni che possono essere eseguite:

  • Tutti i dati a cui accede una transazione devono essere contenuti in un massimo di 25 gruppi di entità.
  • Se vuoi utilizzare le query all'interno di una transazione, i dati devono essere organizzati in gruppi di entità in modo da poter specificare filtri dei predecessori che corrispondano ai dati corretti.
  • Esiste un limite di velocità effettiva di scrittura di circa una transazione al secondo per un singolo gruppo di entità. Questa limitazione esiste perché Datastore esegue la replica sincrona e masterless di ogni gruppo di entità su un'area geografica ampia per fornire un'elevata affidabilità e tolleranza di errore.

Per saperne di più su come vengono aggiornati entità e indici, consulta l'articolo Isolamento delle transazioni.