{"id":89872,"date":"2020-07-27T01:42:19","date_gmt":"2020-07-26T23:42:19","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/raspredelyonnye-subd-dlya-enterprajza"},"modified":"2020-07-27T01:42:19","modified_gmt":"2020-07-26T23:42:19","slug":"raspredelyonnye-subd-dlya-enterprajza","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/es\/blog\/administrirovanie\/raspredelyonnye-subd-dlya-enterprajza","title":{"rendered":"Bases de datos distribuidas para empresas","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>El teorema CAP es la piedra angular de la teor\u00eda de sistemas distribuidos. Por supuesto, las disputas sobre \u00e9l no cesan: sus definiciones no son can\u00f3nicas y no hay una prueba rigurosa... Sin embargo, apoy\u00e1ndonos firmemente en el sentido com\u00fan cotidiano\u2122, entendemos intuitivamente que el teorema es correcto.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Bases de datos distribuidas para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/35c8b29bb024cbf383d78caa1af2c525.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nLo \u00fanico que no es obvio es el significado de la letra 'P'. Cuando un cl\u00faster se divide, decide si no responder hasta que se alcance el quorum o si devolver los datos disponibles. Dependiendo de los resultados de esta elecci\u00f3n, el sistema se clasifica como CP o AP. Cassandra, por ejemplo, puede comportarse de ambas maneras, no solo dependiendo de la configuraci\u00f3n del cl\u00faster, sino tambi\u00e9n de los par\u00e1metros de cada solicitud espec\u00edfica. Pero si el sistema no es 'P' y se ha dividido, entonces, \u00bfqu\u00e9 pasa?<\/p>\n<p>La respuesta a esta pregunta es algo inesperada: un cl\u00faster CA no puede dividirse.<br \/>\n\u00bfQu\u00e9 tipo de cl\u00faster es este que no puede dividirse?<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><br \/>\nUn atributo indispensable de tal cl\u00faster es un sistema de almacenamiento de datos com\u00fan. En la gran mayor\u00eda de los casos, esto significa conexi\u00f3n a trav\u00e9s de SAN, lo que limita la aplicaci\u00f3n de soluciones CA a grandes empresas capaces de mantener infraestructura SAN. Para que varios <a class=\"wpil_keyword_link\" href=\"https:\/\/prohoster.info\/es\/server\/\"   title=\"servidores\" data-wpil-keyword-link=\"linked\"  data-wpil-monitor-id=\"1512\">servidores<\/a> puedan trabajar con los mismos datos, se necesita un sistema de archivos en cl\u00faster. Existen tales sistemas de archivos en las carteras de HPE (CFS), Veritas (VxCFS) e IBM (GPFS). <\/p>\n<h4>Oracle RAC<\/h4>\n<p>\nLa opci\u00f3n Real Application Cluster apareci\u00f3 por primera vez en 2001 en el lanzamiento de Oracle 9i. En tal cl\u00faster, varios instancias <a class=\"wpil_keyword_link\" href=\"https:\/\/prohoster.info\/es\/server\/dts-los-angeles\/\"   title=\"servidores\" data-wpil-keyword-link=\"linked\"  data-wpil-monitor-id=\"3642\">servidores<\/a> trabajan con la misma base de datos.<br \/>\nOracle puede trabajar tanto con un sistema de archivos en cl\u00faster como con su propia soluci\u00f3n: ASM, Automatic Storage Management.<\/p>\n<p>Cada instancia lleva su propio registro. La transacci\u00f3n se ejecuta y se registra por una instancia. En caso de fallo de una instancia, uno de los nodos sobrevivientes del cl\u00faster (instancias) lee su registro y recupera los datos perdidos; esto garantiza la disponibilidad.<\/p>\n<p>Todas las instancias mantienen su propia cach\u00e9, y las mismas p\u00e1ginas (bloques) pueden estar simult\u00e1neamente en las cach\u00e9s de varias instancias. Adem\u00e1s, si alguna p\u00e1gina es necesaria para una instancia y est\u00e1 en la cach\u00e9 de otra, esta puede obtenerla de su 'vecino' mediante el mecanismo de cache fusion, en lugar de leerla desde el disco.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Bases de datos distribuidas para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/917cb1bfcc2c47ccf0dbb2f1e34ac921.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nPero, \u00bfqu\u00e9 sucede si uno de los nodos necesita modificar los datos?<\/p>\n<p>La caracter\u00edstica de Oracle es que no tiene un servicio de bloqueo dedicado: si un servidor quiere bloquear una fila, la informaci\u00f3n del bloqueo se coloca directamente en la p\u00e1gina de memoria donde se encuentra la fila bloqueada. Gracias a este enfoque, Oracle es el campe\u00f3n en rendimiento entre bases de datos monol\u00edticas: el servicio de bloqueo nunca se convierte en un cuello de botella. Sin embargo, en una configuraci\u00f3n en cl\u00faster, tal arquitectura puede llevar a un intercambio de red intensivo y bloqueos mutuos.<\/p>\n<p>En cuanto se bloquea una fila, la instancia notifica a todas las dem\u00e1s instancias que la p\u00e1gina donde se almacena esta fila est\u00e1 ocupada en modo exclusivo. Si otra instancia necesita modificar la fila en la misma p\u00e1gina, debe esperar hasta que los cambios en la p\u00e1gina sean confirmados, es decir, que la informaci\u00f3n de la modificaci\u00f3n se haya registrado en el diario en el disco (a\u00fan as\u00ed, la transacci\u00f3n puede continuar). Tambi\u00e9n puede suceder que la p\u00e1gina sea modificada secuencialmente por varias instancias, y entonces al escribir la p\u00e1gina en el disco ser\u00e1 necesario determinar qui\u00e9n tiene la versi\u00f3n actual de esa p\u00e1gina.<\/p>\n<p>Las actualizaciones aleatorias de las mismas p\u00e1ginas a trav\u00e9s de diferentes nodos RAC conducen a una dr\u00e1stica disminuci\u00f3n en el rendimiento de la base de datos, hasta el punto en que el rendimiento del cl\u00faster puede ser inferior al de una \u00fanica instancia.<\/p>\n<p>El uso correcto de Oracle RAC implica la divisi\u00f3n f\u00edsica de los datos (por ejemplo, mediante un mecanismo de tablas particionadas) y el acceso a cada conjunto de particiones a trav\u00e9s de un nodo dedicado. El principal prop\u00f3sito de RAC no es la escalabilidad horizontal, sino garantizar la alta disponibilidad.<\/p>\n<p>Si un nodo deja de responder al heartbeat, el nodo que lo detect\u00f3 primero inicia un procedimiento de votaci\u00f3n en disco. Si tampoco se registra en esta etapa el nodo perdido, uno de los nodos asume la responsabilidad de recuperar los datos:<\/p>\n<ul>\n<li>\u00abcongela\u00bb todas las p\u00e1ginas que estaban en la memoria cach\u00e9 del nodo perdido;<\/li>\n<li>lee los registros (redo) del nodo perdido y aplica nuevamente los cambios registrados en esos registros, verificando al mismo tiempo si otros nodos tienen versiones m\u00e1s recientes de las p\u00e1ginas modificadas.<\/li>\n<li>revierte transacciones no finalizadas.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nPara simplificar el cambio entre nodos, Oracle tiene el concepto de servicio: una instancia virtual. Una instancia puede atender varios servicios, y un servicio puede trasladarse entre nodos. La instancia de aplicaci\u00f3n que maneja una parte espec\u00edfica de la base de datos (por ejemplo, un grupo de clientes) trabaja con un servicio, y el servicio responsable de esa parte de la base de datos se traslada a otro nodo si un nodo falla.<\/p>\n<h4>IBM Pure Data Systems for Transactions<\/h4>\n<p>\nLa soluci\u00f3n de cl\u00faster para bases de datos se integr\u00f3 en el portafolio del Gigante Azul en 2009. Ideol\u00f3gicamente, es el heredero del cl\u00faster Parallel Sysplex, construido en hardware \u2018convencional\u2019. En 2009 se lanz\u00f3 el producto DB2 pureScale, que es un conjunto de software, y en 2012 IBM ofrece un conjunto de hardware y software (appliance) llamado Pure Data Systems for Transactions. No debe confundirse con Pure Data Systems for Analytics, que no es m\u00e1s que un Netezza renombrado.<\/p>\n<p>La arquitectura pureScale a primera vista se asemeja a Oracle RAC: de la misma manera, varios nodos est\u00e1n conectados a un sistema de almacenamiento de datos com\u00fan, y en cada nodo se ejecuta su propia instancia de base de datos con sus propias \u00e1reas de memoria y registros de transacciones. Pero, a diferencia de Oracle, en DB2 hay un servicio de bloqueos dedicado, representado por un conjunto de procesos db2LLM*. En una configuraci\u00f3n de cl\u00faster, este servicio se lleva a un nodo separado, que en Parallel Sysplex se llama coupling facility (CF), y en Pure Data \u2013 PowerHA.<\/p>\n<p>PowerHA proporciona los siguientes servicios:<\/p>\n<ul>\n<li>gestor de bloqueos;<\/li>\n<li>cache de buffer global;<\/li>\n<li>\u00e1rea de comunicaciones entre procesos.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nPara la transmisi\u00f3n de datos de PowerHA a los nodos de la base de datos y viceversa, se utiliza acceso remoto a la memoria, por lo que el interconector de cl\u00faster debe soportar el protocolo RDMA. PureScale puede utilizar tanto Infiniband como RDMA sobre Ethernet.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Bases de datos distribuidas para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/7757acd68445dac4a9f378d5813e663f.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nSi un nodo necesita una p\u00e1gina y esta no est\u00e1 en el cache, el nodo solicita la p\u00e1gina del cache global, y solo si no est\u00e1 all\u00ed, la lee del disco. A diferencia de Oracle, la solicitud solo va a PowerHA, no a nodos adyacentes.<\/p>\n<p>Si una instancia va a modificar una fila, la bloquea en modo exclusivo, mientras que la p\u00e1gina que contiene la fila se bloquea en modo compartido. Todos los bloqueos se registran en el administrador global de bloqueos. Cuando la transacci\u00f3n finaliza, el nodo env\u00eda un mensaje al administrador de bloqueos, que copia la p\u00e1gina modificada en la cach\u00e9 global, libera los bloqueos e invalida la p\u00e1gina modificada en las cach\u00e9s de otros nodos.<\/p>\n<p>Si la p\u00e1gina que contiene la fila modificable ya est\u00e1 bloqueada, el administrador de bloqueos leer\u00e1 la p\u00e1gina modificada de la memoria del nodo que realiz\u00f3 los cambios, liberar\u00e1 el bloqueo, invalidar\u00e1 la p\u00e1gina modificada en las cach\u00e9s de otros nodos y otorgar\u00e1 el bloqueo de la p\u00e1gina al nodo que lo solicit\u00f3.<\/p>\n<p>Las p\u00e1ginas 'sucias', es decir, modificadas, pueden escribirse en el disco tanto desde un nodo normal como desde PowerHA (castout).<\/p>\n<p>En caso de falla de uno de los nodos pureScale, la recuperaci\u00f3n se limita \u00fanicamente a aquellas transacciones que en el momento del fallo a\u00fan no se hab\u00edan completado: las p\u00e1ginas modificadas por este nodo en transacciones completadas est\u00e1n en la cach\u00e9 global en PowerHA. El nodo se reinicia en una configuraci\u00f3n reducida en uno de los servidores del cl\u00faster, revierte las transacciones no finalizadas y libera los bloqueos.<\/p>\n<p>PowerHA opera en dos servidores, y el nodo principal replica su estado de manera sincr\u00f3nica. En caso de falla del nodo principal, el cl\u00faster PowerHA contin\u00faa funcionando con el nodo de respaldo.<br \/>\nPor supuesto, si se accede a un conjunto de datos a trav\u00e9s de un solo nodo, el rendimiento general del cl\u00faster ser\u00e1 mayor. PureScale incluso puede notar que cierta \u00e1rea de datos est\u00e1 siendo procesada por un nodo, y entonces todos los bloqueos relacionados con esa \u00e1rea se gestionar\u00e1n localmente por el nodo sin comunicaciones con PowerHA. Pero tan pronto como la aplicaci\u00f3n intente acceder a esos datos a trav\u00e9s de otro nodo, el procesamiento centralizado de bloqueos se reanudar\u00e1.<\/p>\n<p>Las pruebas internas de IBM bajo una carga compuesta por un 90% de lecturas y un 10% de escrituras, lo cual se asemeja mucho a una carga industrial real, muestran una escalabilidad casi lineal hasta 128 nodos. Las condiciones de las pruebas, lamentablemente, no se divulgan.<\/p>\n<h4>HPE NonStop SQL<\/h4>\n<p>\nLa plataforma de alta disponibilidad tambi\u00e9n est\u00e1 en el portafolio de Hewlett-Packard Enterprise. Se trata de la plataforma NonStop, que fue lanzada al mercado en 1976 por Tandem Computers. En 1997, la compa\u00f1\u00eda fue adquirida por Compaq, que a su vez se integr\u00f3 a Hewlett-Packard en 2002.<\/p>\n<p>NonStop se utiliza para construir aplicaciones cr\u00edticas, como HLR o procesamiento de tarjetas bancarias. La plataforma se ofrece como un conjunto de hardware y software (appliance) que incluye nodos computacionales, sistema de almacenamiento de datos y equipo de comunicaci\u00f3n. La red ServerNet (en sistemas modernos, Infiniband) sirve tanto para el intercambio entre nodos como para el acceso al sistema de almacenamiento de datos.<\/p>\n<p>En las versiones tempranas del sistema se utilizaban procesadores propietarios, que estaban sincronizados entre s\u00ed: todas las operaciones se ejecutaban de manera sincr\u00f3nica por varios procesadores, y tan pronto como uno de los procesadores fallaba, se apagaba, mientras que el segundo continuaba trabajando. M\u00e1s tarde, el sistema cambi\u00f3 a procesadores est\u00e1ndares (primero MIPS, luego Itanium y, finalmente, x86), y se empezaron a usar otros mecanismos para la sincronizaci\u00f3n:<\/p>\n<ul>\n<li>mensajes: cada proceso del sistema tiene un duplicado o 'sombra', al que el proceso activo env\u00eda peri\u00f3dicamente mensajes sobre su estado; en caso de fallo del proceso principal, el proceso sombra comienza a trabajar desde el momento definido por el \u00faltimo mensaje;<\/li>\n<li>votaci\u00f3n: el sistema de almacenamiento de datos tiene un componente hardware especial que recibe m\u00faltiples solicitudes id\u00e9nticas y las ejecuta solo si las solicitudes coinciden; en lugar de sincronizaci\u00f3n f\u00edsica, los procesadores trabajan de manera as\u00edncrona, y sus resultados se comparan solo en momentos de entrada\/salida.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDesde 1987, en la plataforma NonStop opera un sistema de gesti\u00f3n de bases de datos relacional, primero SQL\/MP y m\u00e1s tarde SQL\/MX.<\/p>\n<p>Toda la base de datos se divide en partes, y cada parte es gestionada por su propio proceso Data Access Manager (DAM). Este se encarga de la escritura de datos, la cach\u00e9 y el mecanismo de bloqueo. Los datos son procesados por los procesos ejecutores (Executor Server Process), que funcionan en los mismos nodos que los correspondientes gestores de datos. El planificador SQL\/MX distribuye las tareas entre los ejecutores y combina los resultados. Para realizar cambios consistentes se utiliza el protocolo de compromiso en dos fases, asegurado por la biblioteca TMF (Transaction Management Facility).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Bases de datos distribuidas para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/00e9473dd95a78c409dd5283d299fe96.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nNonStop SQL puede priorizar procesos de manera que las largas consultas anal\u00edticas no interfieran con la ejecuci\u00f3n de transacciones. Sin embargo, su prop\u00f3sito es precisamente el procesamiento de transacciones cortas, no la anal\u00edtica. El desarrollador garantiza la disponibilidad del cl\u00faster NonStop en el nivel cinco \u00abnueves\u00bb, lo que significa que el tiempo de inactividad es solo de 5 minutos al a\u00f1o.<\/p>\n<h4>SAP HANA<\/h4>\n<p>\nEl primer lanzamiento estable de la base de datos HANA (1.0) tuvo lugar en noviembre de 2010, y el paquete SAP ERP migr\u00f3 a HANA en mayo de 2013. La plataforma se basa en tecnolog\u00edas adquiridas: TREX Search Engine (b\u00fasqueda en almacenamiento columnar), base de datos P*TIME y MAX DB.<\/p>\n<p>La propia palabra \u00abHANA\u00bb es un acr\u00f3nimo de High performance ANalytical Appliance. Esta base de datos se ofrece como c\u00f3digo que puede funcionar en cualquier servidor x86, sin embargo, las instalaciones industriales solo est\u00e1n permitidas en hardware que haya pasado la certificaci\u00f3n. Existen soluciones de HP, Lenovo, Cisco, Dell, Fujitsu, Hitachi y NEC. Algunas configuraciones de Lenovo incluso permiten la operaci\u00f3n sin SAN, utilizando un cl\u00faster GPFS en discos locales como almacenamiento compartido.<\/p>\n<p>A diferencia de las plataformas mencionadas anteriormente, HANA es una base de datos en memoria, es decir, la imagen primaria de los datos se almacena en la memoria RAM, y en disco solo se guardan los registros y las instant\u00e1neas peri\u00f3dicas, para recuperaci\u00f3n en caso de falla.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Bases de datos distribuidas para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/f64194ca6de13e1a93f7190dc38ad2d7.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nCada nodo del cl\u00faster HANA es responsable de su parte de los datos, y el mapa de datos se guarda en un componente especial: Name Server, ubicado en el nodo coordinador. Los datos no se duplican entre nodos. La informaci\u00f3n sobre bloqueos tambi\u00e9n se almacena en cada nodo, pero existe un detector global de bloqueos en el sistema.<\/p>\n<p>El cliente HANA, al conectarse al cl\u00faster, carga su topolog\u00eda y posteriormente puede dirigirse directamente a cualquier nodo seg\u00fan los datos que necesite. Si la transacci\u00f3n afecta a los datos de un \u00fanico nodo, puede ser ejecutada localmente por ese nodo. Sin embargo, si se modifican los datos de varios nodos, el nodo iniciador se dirige al nodo coordinador, que abre y coordina la transacci\u00f3n distribuida, confirm\u00e1ndola mediante un protocolo optimizado de dos fases.<\/p>\n<p>El nodo coordinador est\u00e1 duplicado, por lo que en caso de que el coordinador falle, un nodo de respaldo entra en funcionamiento inmediatamente. En cambio, si falla un nodo de datos, la \u00fanica forma de acceder a sus datos es reiniciar el nodo. Por lo general, en los cl\u00fasteres HANA se mantiene un servidor de reserva (spare) para reiniciar lo m\u00e1s r\u00e1pido posible el nodo perdido.<br \/>\n<br \/>Fuente: <a content=\"nofollow\" rel=\"nofollow\" href=\"https:\/\/habr.com\/ru\/post\/512298\/\">habr.com<\/a> <\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"<p>CAP-\u0442\u0435\u043e\u0440\u0435\u043c\u0430 \u044f\u0432\u043b\u044f\u0435\u0442\u0441\u044f \u043a\u0440\u0430\u0435\u0443\u0433\u043e\u043b\u044c\u043d\u044b\u043c \u043a\u0430\u043c\u043d\u0435\u043c \u0442\u0435\u043e\u0440\u0438\u0438 \u0440\u0430\u0441\u043f\u0440\u0435\u0434\u0435\u043b\u0451\u043d\u043d\u044b\u0445 \u0441\u0438\u0441\u0442\u0435\u043c. \u041a\u043e\u043d\u0435\u0447\u043d\u043e, \u0441\u043f\u043e\u0440\u044b \u0432\u043e\u043a\u0440\u0443\u0433 \u043d\u0435\u0451 \u043d\u0435 \u0443\u0442\u0438\u0445\u0430\u044e\u0442: \u0438 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