Репликация данных

Репликация — одна из техник масштабирования баз данных. Состоит эта техника в том, что данные с одного сервера базы данных постоянно копируются (реплицируются) на один или несколько других (называемые репликами). Для приложения появляется возможность использовать не один сервер для обработки всех запросов, а несколько. Таким образом появляется возможность распределить нагрузку с одного сервера на несколько.

Существует два основных подхода при работе с репликацией данных:

• Репликация Master-Slave;
• Репликация Master-Master.

Master-Slave репликация

В этом подходе выделяется один основной сервер базы данных, который называется Мастером. На нем происходят все изменения в данных (любые запросы MySQL INSERT/UPDATE/DELETE). Слейв сервер постоянно копирует все изменения с Мастера. С приложения на Слейв сервер отправляются запросы чтения данных (запросы SELECT). Таким образом Мастер сервер отвечает за изменения данных, а Слейв за чтение.

Читайте как настроить Master-Slave репликацию на MySQL. Также для полноценного овладение знаниями хорошим вариантом будет записаться на курсы по SQL.

В приложении нужно использовать два соединения – одно для Мастера, второе — для Слейва:

$master = mysql_connect('10.10.0.1', 'root', 'pwd');
$slave = mysql_connect('10.10.0.2', 'root', 'pwd');

# ...
mysql_query('INSERT INTO users ...', $master);

# ...
$q = mysql_query('SELECT * FROM photos ...', $slave);

Используем два соединения — для Мастера и Слейва — для записи и чтения соответственно

Несколько Слейвов

Преимущество этого типа репликации в том, что Вы можете использовать более одного Слейва. Обычно следует использовать не более 20 Слейв серверов при работе с одним Мастером.

Тогда из приложения Вы выбираете случайным образом один из Слейвов для обработки запросов:

$master = mysql_connect('10.10.0.1', 'root', 'pwd');

$slaves = [
'10.10.0.2',
'10.10.0.3',
'10.10.0.4',
];

$slave = mysql_connect($slaves[array_rand($slaves)], 'root', 'pwd');
# ...

mysql_query('INSERT INTO users ...', $master);
# ...

$q = mysql_query('SELECT * FROM photos ...', $slave);

Задержка репликации

Асинхронность репликации означает, что данные на Слейве могут появится с небольшой задержкой. Поэтому, в последовательных операциях необходимо использовать чтение с Мастера, чтобы получить актуальные данные:

$master = mysql_connect('10.10.0.1', 'root', 'pwd');
$slave = mysql_connect('10.10.0.2', 'root', 'pwd');
# ...

mysql_query('UPDATE users SET age = 25 WHERE id = 7', $master);
$q = mysql_query('SELECT * FROM users WHERE id = 7', $master);
# ...

$q = mysql_query('SELECT * FROM photos ...', $slave);

При обращении к изменяемым данным, необходимо использовать Мастер-соединение

Выход из строя

При выходе из строя Слейва, достаточно просто переключить все приложение на работу с Мастером. После этого восстановить репликацию на Слейве и снова его запустить.

Если выходит из строя Мастер, нужно переключить все операции (и чтения и записи) на Слейв. Таким образом он станет новым Мастером. После восстановления старого Мастера, настроить на нем реплику, и он станет новым Слейвом.

Резервирование

Намного чаще репликацию Master-Slave используют не для масштабирования, а для резервирования. В этом случае, Мастер сервер обрабатывает все запросы от приложения. Слейв сервер работает в пассивном режиме. Но в случае выхода из строя Мастера, все операции переключаются на Слейв.

Master-Master репликация

В этой схеме, любой из серверов может использоваться как для чтения так и для записи:

Читайте о настройке Master-Master репликации в MySQL.

При использовании такого типа репликации достаточно выбирать случайное соединение из доступных Мастеров:

$masters = 
'10.10.0.1',
'10.10.0.2',
'10.10.0.3',
];

$master = mysql_connect($masters[array_rand($masters)], 'root', 'pwd');
# ...

mysql_query('INSERT INTO users ...', $master);

Выбор случайного Мастера для обработки соединений

Выход из строя

Вероятные поломки делают Master-Master репликацию непривлекательной. Выход из строя одного из серверов практически всегда приводит к потере каких-то данных. Последующее восстановление также сильно затрудняется необходимостью ручного анализа данных, которые успели либо не успели скопироваться.

Используйте Master-Master репликацию только в крайнем случае. Вместо нее лучше пользоваться техникой “ручной” репликации, описанной ниже.

Асинхронность репликации

В MySQL репликация работает в асинхронном режиме. Это значит, что приложение не знает, как быстро данные появятся на Слейве.

Задержка в репликации (replication lag) может быть как очень маленькой, так и очень большой. Обычно рост задержки говорит о том, что сервера не справляются с текущей нагрузкой и их необходимо масштабировать дальше, например техниками горизонтального и вертикального шардинга.

Для работы с базами данных нужно освоить PHP, мы в свою очередь можем порекомендовать курсы от школы Hillel.

Синхронный режим

Синхронный режим репликации позволит гарантировать копирование данных на Слейв.

Это упростит работу в приложении, т.к. все операции чтения можно будет всегда отправлять на Слейв. Однако это может значительно уменьшить скорость работы MySQL. Синхронный режим не следует использовать в Web приложениях.

“Ручная” репликация

Следует помнить, что репликация — это не технология, а методика. Встроенные механизмы репликации могут принести ненужные усложнения либо не иметь какой-то нужной функции. Некоторые технологии вообще не имеют встроенной репликации.

В таких случаях, следует использовать самостоятельную реализацию репликации. В самом простом случае, приложение будет дублировать все запросы сразу на несколько серверов базы данных:

При записи данных, все запросы будут отправляться на несколько серверов. Зато операции чтения можно будет отправлять на любой сервер. Нагрузка при этом будет распределяться по всем доступным серверам:

$dbs = [
'10.10.0.1',
'10.10.0.2'
];

foreach ( $dbs as $db )

{
$connection = mysql_connect($db, 'root', 'pwd');
mysql_query('INSERT INTO users ...', $connection);
}
# ...

$connection_read = mysql_connect($dbs[array_rand($dbs)], 'root', 'pwd');
mysql_query('SELECT * FROM users WHERE ...', $connection_read);

Все операции изменения данных происходят на нескольких серверах, а чтения — на одном случайном

Это позволит использовать преимущества репликации даже если сама технология ее не поддерживает.

Выход из строя

При поломке одного из серверов в такой схеме необходимо сделать следующее:

• Исключить сервер из списка используемых.
• Настроить репликацию Master-Slave на новом сервере, используя один из рабочих серверов в качестве Мастера.
• Когда все данные репликации будут синхронизированы, включить сервер обратно в список используемых и остановить репликацию.

Самое важное

Репликация используется в большей мере для резервирования баз данных и в меньшей для масштабирования. Master-Slave репликация удобна для распределения запросов чтения по нескольким серверам. Подход ручной репликации позволит использовать преимущества репликации для технологий, которые ее не поддерживают. Зачастую репликация используется вместе с шардингом при решении вопросов масштабирования.

Этот текст был написан несколько лет назад. С тех пор упомянутые здесь инструменты и софт могли получить обновления. Пожалуйста, проверяйте их актуальность.