Nesta página, descrevemos como os dados são replicados no Spanner, os diferentes tipos de réplicas do Spanner e os papéis delas em leituras e gravações, e os benefícios da replicação.
Visão geral
O Spanner é replicado automaticamente no nível de bytes. Conforme descrito em O ciclo de leituras e gravações do Spanner, ele aproveita esse no sistema de arquivos em que foi criado. O Spanner grava mutações de banco de dados em arquivos neste sistema de arquivos, e o sistema de arquivos replica e recupera arquivos quando um falha na máquina ou no disco.
Mesmo que o sistema de arquivos distribuído subjacente que o Spanner já fornece replicação no nível de bytes, o Spanner também replica dados para fornecer os benefícios adicionais de disponibilidade de dados e localidade geográfica. De modo geral, todos os dados no Spanner são organizados em linhas. O Spanner cria várias cópias. "réplicas", dessas linhas e as armazena em diferentes áreas O Spanner usa um esquema de replicação síncrona baseado em Paxos, em que as réplicas de votação recebem um voto a cada solicitação de gravação. antes do commit da gravação. Essa propriedade da replicação síncrona globalmente você lê os dados mais recentes de qualquer Réplica somente leitura ou leitura e gravação do Spanner.
O Spanner cria réplicas de cada divisão do banco de dados. Uma divisão contém um intervalo de linhas contíguas, em que as linhas são ordenadas pela chave primária. Todos os dados em uma divisão são armazenados fisicamente na réplica e O Spanner exibe cada réplica de uma falha independente zona. Para mais informações, consulte Sobre esquemas.
Um conjunto de divisões é armazenado e replicado usando o Paxos. Dentro de cada conjunto de réplicas Paxos, uma réplica é eleita para atuar como líder. As réplicas líder são responsáveis por processar gravações. Qualquer réplica de leitura/gravação ou somente leitura pode atender a uma solicitação de leitura sem se comunicar com a líder. Em alguns casos, se uma leitura forte é solicitada, a líder normalmente será consultada para garantir que a réplica somente leitura tenha recebido todas as mutações recentes.
Benefícios da replicação do Spanner
Os benefícios da replicação do Spanner incluem:
Disponibilidade dos dados: ter mais cópias de seus dados os torna mais disponíveis para clientes que farão a leitura deles. Além disso, o Spanner pode ainda disponibilizam gravações mesmo que algumas réplicas não estejam disponíveis, apenas a maioria das réplicas de votação é necessária para confirmar uma gravação.
Localidade geográfica: poder posicionar dados em diferentes regiões e continentes com o Spanner, os dados podem ser geograficamente mais próximos e, portanto, o acesso mais rápido aos usuários e serviços que precisam dele.
Experiência de banco de dados único: o Spanner pode oferecer um com um único banco de dados devido à replicação síncrona e consistência forte global.
Desenvolvimento mais fácil de aplicativos: como o Spanner é em conformidade com ACID e oferece consistência forte global, os desenvolvedores trabalhando com o Spanner não precisam adicionar lógica aplicativos para lidar com a consistência posterior, tornando o aplicativo o desenvolvimento e a manutenção posterior com mais rapidez e facilidade.
Tipos de réplica
O Spanner tem três tipos de réplicas: de leitura/gravação, réplicas somente leitura e réplicas testemunha. As regiões e a replicação topologias que formam configurações de instância de base sejam corrigidos. Configurações básicas de instâncias regionais usam apenas réplicas de leitura/gravação. Configurações básicas de instância birregional usar réplicas de leitura/gravação e testemunha, enquanto configurações básicas de instâncias multirregionais use uma combinação dos três tipos de réplica. É possível criar configurações as configurações de instância da instância e adicionar mais réplicas somente leitura a configurações de instâncias regionais e multirregionais.
A tabela a seguir resume os tipos de réplicas do Spanner e suas propriedades:
| Tipo de réplica | Pode votar | Pode se tornar líder | Pode atender leituras | É possível configurar a réplica manualmente |
|---|---|---|---|---|
| Leitura/gravação | sim | sim | sim | não |
| Somente leitura | não | não | sim | sim* |
| Testemunha | sim | não | não | não |
* Para mais informações, veja como criar uma instância com um configuração da instância.
Réplicas de leitura/gravação
As réplicas de leitura/gravação permitem leituras e gravações. Elas:
- mantêm uma cópia completa dos dados;
- atendem a leituras;
- podem votar sobre a necessidade de fazer o commit de uma gravação;
- participam de uma eleição de liderança;
- estão qualificadas para se tornarem líderes;
- são o único tipo usado em instâncias de região única.
Réplicas somente leitura
As réplicas somente leitura aceitam apenas leituras, mas não gravações. Essas réplicas não votar em líderes ou no compromisso de escrever, então eles permitem que você dimensione sua sem aumentar o tamanho de quórum necessário para gravações. Réplicas somente leitura:
- Manter uma cópia completa dos dados, que são replicados de leitura/gravação réplicas.
- atendem a leituras;
- não participa da votação sobre a confirmação de gravações. Portanto, o local das réplicas somente leitura nunca contribui para a latência da gravação;
Se ela for a réplica mais próxima de seu aplicativo, a réplica somente leitura poderá normalmente exibem leituras desatualizadas sem precisar de uma ida e volta na região líder, supondo que a inatividade seja de pelo menos 15 segundos. Você também pode use leituras direcionadas para rotear transações somente leitura e leituras únicas para um tipo de réplica ou região específica em uma configuração de instância multirregional. Para mais informações, consulte Leituras direcionadas.
As leituras fortes podem exigir uma ida e volta até a réplica líder. Ida e volta serve apenas para negociar o carimbo de data/hora, não para enviar os dados reais líder. A negociação do carimbo de data/hora é uma operação eficiente de CPU no líder, e, normalmente, os dados já estão a caminho. Essa comunicação é tratada automaticamente pelo sistema.
Para mais informações sobre leituras desatualizadas e fortes, consulte a Na seção de leituras.
não estão qualificadas para se tornarem líderes.
É possível criar uma configuração de instância regional ou multirregional personalizada. e adicionar réplicas somente leitura opcionais para escalonar leituras e oferecer suporte a baixas latências lê. Você pode adicionar os locais listados em Região opcional como réplica somente leitura opcional. Se você não encontrar o acesso somente leitura escolhido local da réplica, solicite uma nova região de réplica somente leitura opcional. Observação que não é possível alterar a topologia de replicação da instância base da configuração, que são fixas.
Todas as réplicas somente leitura opcionais estão sujeitas à capacidade de computação e armazenamento custos. Além disso, adicionar réplicas somente leitura a um a configuração da instância não altera os SLAs do Spanner. da configuração da instância. Se você optar por adicionar uma réplica somente leitura a um que esteja em um continente diferente da região líder, recomendamos adicionando no mínimo duas réplicas somente leitura. Isso ajuda a manter baixa latência de leitura caso uma das réplicas somente leitura fique indisponível.
Quando você adiciona réplicas somente leitura, a réplica líder tem mais experiência
a carga de replicação, o que pode afetar o desempenho. Como prática recomendada, teste
cargas de trabalho de desempenho em instâncias de não produção na instância personalizada
a configuração do aplicativo. Consulte a seção Latência e capacidade de processamento entre regiões
painel de comparativo de mercado para a mediana
dados de latência entre regiões. Por exemplo, se você criar uma instância personalizada
com a configuração base multirregional eur6 e uma configuração de base
réplica somente leitura em us-east1, a latência de leitura forte esperada para um
em us-east1 é de cerca de 100 milissegundos devido ao tempo de retorno até o
região líder do mercado em europe-west4. Leituras desatualizadas com inatividade suficiente não
incorrer em viagens de ida e volta e, portanto, são muito mais rápidas. Você também pode usar o campo Latência
por tipo de transação para
visualizar dados de latência para transações de leitura/gravação e somente leitura.
Para mais instruções, consulte Criar uma configuração de instância personalizada.
Réplicas testemunha
As réplicas testemunhas não oferecem suporte a leituras, mas participam da votação para fazer commit gravações. Essas réplicas facilitam o recebimento de quóruns para gravações sem os recursos de armazenamento e computação exigidos pelas réplicas de leitura/gravação para armazenar uma cópia completa dos dados e atender leituras. Réplicas testemunha:
- são usadas somente em instâncias multirregionais;
- Não mantenha uma cópia completa dos dados.
- Não disponibiliza leituras.
- votam se é necessário fazer o commit de gravações;
- participam na eleição da líder, mas não estão qualificadas para se tornarem líderes.
O papel das réplicas em gravações e leituras
Nesta seção, descrevemos o papel das réplicas nas gravações do Spanner e o que é útil para entender por que o Spanner usa réplicas em configurações multirregionais.
Em gravações
As solicitações de gravação do cliente são sempre processadas primeiro na réplica líder, mesmo que há uma réplica não líder que está mais próxima do cliente ou se a réplica está geograficamente distante do cliente. Se você usa um local multirregional do Compute Engine e seu aplicativo cliente está localizado em uma instância região, o Spanner usa o roteamento com reconhecimento de líder para rotear dados de leitura e gravação transações dinâmicas para reduzir a latência no banco de dados. Para mais mais informações, consulte Roteamento com reconhecimento de líder.
A réplica líder registra a gravação recebida e a encaminha, em paralelo, para as outras réplicas que estão qualificadas para votar naquela gravação. Cada réplica qualificada completa a respectiva gravação e, em seguida, responde de volta à líder com uma votação sobre a necessidade de fazer o commit da gravação. O commit da gravação é feito quando a maioria das réplicas da votação (ou "quórum de gravação") concorda sobre isso. Em segundo plano, todas as réplicas restantes (não testemunhas) registram a gravação. Se uma réplica de leitura/gravação ou somente leitura se atrasar no registro das gravações, ela poderá solicitar os dados ausentes de outra réplica que tenha uma cópia completa e atualizada dos dados.
Em leituras
As solicitações de leitura pelo cliente podem ser executadas na réplica líder ou exigir a comunicação com ela, dependendo do modo de simultaneidade da solicitação.
As leituras que fazem parte de uma transação de leitura e gravação são atendidas pela réplica líder, já que ela mantém os bloqueios exigidos para impor a capacidade de serialização.
Os métodos de leitura única (uma leitura fora do contexto de uma transação) e as leituras em transações somente leitura podem exigir a comunicação com a líder, dependendo do modo de simultaneidade da leitura. Saiba mais sobre esses modos de simultaneidade em Tipos de leitura.
As solicitações de leitura forte podem acessar qualquer réplica de leitura e gravação ou somente leitura. Se a solicitação acessar uma réplica não líder, ela precisará se comunicar com a líder para executar a leitura.
As solicitações de leitura desatualizadas acessam a réplica de leitura/gravação ou somente leitura mais próxima disponível com o mesmo carimbo de data/hora da solicitação. É possível que isso aconteça com a réplica líder se ela for a mais próxima do cliente que emitiu a solicitação de leitura.