{"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\/pt\/blog\/administrirovanie\/raspredelyonnye-subd-dlya-enterprajza","title":{"rendered":"Sistemas de banco de dados distribu\u00eddos para empresas","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"<p>O teorema CAP \u00e9 um pilar fundamental da teoria de sistemas distribu\u00eddos. \u00c9 claro que os debates sobre isso n\u00e3o cessam: as defini\u00e7\u00f5es n\u00e3o s\u00e3o can\u00f4nicas e n\u00e3o h\u00e1 uma prova rigorosa... No entanto, firmemente fundamentados no bom senso cotidiano&trade;, entendemos intuitivamente que o teorema \u00e9 verdadeiro.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de banco de dados distribu\u00eddos para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/35c8b29bb024cbf383d78caa1af2c525.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nA \u00fanica coisa que n\u00e3o \u00e9 \u00f3bvia \u00e9 o significado da letra \"P\". Quando o cluster se divide, ele decide \u2013 ou n\u00e3o responder at\u00e9 que um qu\u00f3rum seja alcan\u00e7ado, ou fornecer os dados que possui. Dependendo dos resultados dessa escolha, o sistema \u00e9 classificado como CP ou AP. O Cassandra, por exemplo, pode se comportar de ambas as maneiras, dependendo n\u00e3o apenas das configura\u00e7\u00f5es do cluster, mas dos par\u00e2metros de cada solicita\u00e7\u00e3o espec\u00edfica. Mas se o sistema n\u00e3o \u00e9 \"P\", e ele se dividiu, ent\u00e3o \u2013 o que acontece?<\/p>\n<p>A resposta para essa pergunta \u00e9 um pouco inesperada: um cluster CA n\u00e3o pode se dividir.<br \/>\nQue tipo de cluster \u00e9 esse que n\u00e3o pode se dividir?<br \/>\n<noindex><a rel=\"nofollow\" name=\"habracut\"><\/a><\/noindex><br \/>\nUm atributo essencial desse cluster \u00e9 um sistema de armazenamento de dados comum. Na esmagadora maioria dos casos, isso significa conex\u00e3o via SAN, o que limita a aplica\u00e7\u00e3o de solu\u00e7\u00f5es CA a grandes empresas capazes de manter uma infraestrutura SAN. Para que v\u00e1rios <a class=\"wpil_keyword_link\" href=\"https:\/\/prohoster.info\/pt\/server\/\"   title=\"servidores\" data-wpil-keyword-link=\"linked\"  data-wpil-monitor-id=\"1512\">servidores<\/a> possam trabalhar com os mesmos dados, \u00e9 necess\u00e1rio um sistema de arquivos em cluster. Esses sistemas de arquivos est\u00e3o dispon\u00edveis nos portf\u00f3lios da HPE (CFS), Veritas (VxCFS) e IBM (GPFS). <\/p>\n<h4>Oracle RAC<\/h4>\n<p>\nA op\u00e7\u00e3o Real Application Cluster apareceu pela primeira vez em 2001 no lan\u00e7amento do Oracle 9i. Em tal cluster, v\u00e1rios inst\u00e2ncias <a class=\"wpil_keyword_link\" href=\"https:\/\/prohoster.info\/pt\/server\/dts-los-angeles\/\"   title=\"servidor\" data-wpil-keyword-link=\"linked\"  data-wpil-monitor-id=\"3642\">servidor<\/a> trabalham com o mesmo banco de dados.<br \/>\nA Oracle pode operar tanto com um sistema de arquivos em cluster quanto com sua pr\u00f3pria solu\u00e7\u00e3o \u2013 ASM, Automatic Storage Management.<\/p>\n<p>Cada inst\u00e2ncia mant\u00e9m seu pr\u00f3prio log. A transa\u00e7\u00e3o \u00e9 realizada e registrada por uma inst\u00e2ncia. Em caso de falha de uma inst\u00e2ncia, um dos n\u00f3s sobreviventes do cluster (inst\u00e2ncias) l\u00ea seu log e recupera os dados perdidos \u2013 \u00e9 assim que a disponibilidade \u00e9 garantida.<\/p>\n<p>Todas as inst\u00e2ncias mant\u00eam seu pr\u00f3prio cache, e as mesmas p\u00e1ginas (blocos) podem estar simultaneamente nos caches de v\u00e1rias inst\u00e2ncias. Al\u00e9m disso, se uma p\u00e1gina for necess\u00e1ria para uma inst\u00e2ncia, e ela estiver no cache de outra inst\u00e2ncia, ela pode obt\u00ea-la do \"vizinho\" por meio do mecanismo de fus\u00e3o de cache em vez de ler do disco.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de banco de dados distribu\u00eddos para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/917cb1bfcc2c47ccf0dbb2f1e34ac921.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nMas o que acontece se um dos n\u00f3s precisar modificar dados?<\/p>\n<p>A caracter\u00edstica do Oracle \u00e9 que ele n\u00e3o possui um servi\u00e7o de bloqueio dedicado: se o servidor deseja bloquear uma linha, o registro do bloqueio \u00e9 colocado diretamente na p\u00e1gina de mem\u00f3ria onde a linha bloqueada reside. Gra\u00e7as a essa abordagem, o Oracle \u00e9 campe\u00e3o em desempenho entre bancos de dados monol\u00edticos: o servi\u00e7o de bloqueio nunca se torna um gargalo. No entanto, em uma configura\u00e7\u00e3o de cluster, essa arquitetura pode levar a uma troca intensa de rede e bloqueios m\u00fatuos.<\/p>\n<p>Assim que um registro \u00e9 bloqueado, o n\u00f3 notifica todos os outros n\u00f3s que a p\u00e1gina em que esse registro est\u00e1 armazenado foi capturada em modo monopolista. Se outro n\u00f3 precisar modificar o registro na mesma p\u00e1gina, ele deve aguardar at\u00e9 que as altera\u00e7\u00f5es na p\u00e1gina sejam confirmadas, ou seja, a informa\u00e7\u00e3o sobre a altera\u00e7\u00e3o deve ser registrada no log no disco (durante isso, a transa\u00e7\u00e3o pode continuar). Tamb\u00e9m pode ocorrer que a p\u00e1gina seja modificada sequencialmente por v\u00e1rios n\u00f3s, e nesse caso, ao escrever a p\u00e1gina no disco, ser\u00e1 necess\u00e1rio determinar quem possui a vers\u00e3o atual dessa p\u00e1gina.<\/p>\n<p>Atualiza\u00e7\u00f5es aleat\u00f3rias das mesmas p\u00e1ginas atrav\u00e9s de diferentes n\u00f3s RAC resultam em uma queda acentuada no desempenho do banco de dados \u2013 a ponto de o desempenho do cluster ser inferior ao de um \u00fanico n\u00f3.<\/p>\n<p>O uso correto do Oracle RAC \u00e9 o particionamento f\u00edsico dos dados (por exemplo, atrav\u00e9s do mecanismo de tabelas particionadas) e o acesso a cada conjunto de parti\u00e7\u00f5es atrav\u00e9s de um n\u00f3 dedicado. O principal objetivo do RAC n\u00e3o se tornou escalabilidade horizontal, mas sim garantir a resist\u00eancia a falhas.<\/p>\n<p>Se um n\u00f3 parar de responder ao heartbeat, o n\u00f3 que detectar isso primeiro inicia o procedimento de vota\u00e7\u00e3o no disco. Se mesmo assim o n\u00f3 ausente n\u00e3o der sinal, um dos n\u00f3s assume a responsabilidade de recuperar os dados:<\/p>\n<ul>\n<li>\u00abcongela\u00bb todas as p\u00e1ginas que estavam no cache do n\u00f3 ausente;<\/li>\n<li>l\u00ea os logs (redo) do n\u00f3 ausente e reaplica as altera\u00e7\u00f5es registradas nesses logs, ao mesmo tempo verificando se outros n\u00f3s t\u00eam vers\u00f5es mais recentes das p\u00e1ginas modificadas;<\/li>\n<li>reverte transa\u00e7\u00f5es incompletas.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nPara facilitar a mudan\u00e7a entre n\u00f3s, o Oracle introduziu o conceito de servi\u00e7o \u2013 uma inst\u00e2ncia virtual. A inst\u00e2ncia pode atender a v\u00e1rios servi\u00e7os, e um servi\u00e7o pode ser transferido entre n\u00f3s. Uma inst\u00e2ncia de aplicativo que atende a uma parte espec\u00edfica do banco (por exemplo, um grupo de clientes) opera com um servi\u00e7o, enquanto o servi\u00e7o respons\u00e1vel por essa parte do banco se transfere para outro n\u00f3 em caso de falha do n\u00f3.<\/p>\n<h4>IBM Pure Data Systems for Transactions<\/h4>\n<p>\nA solu\u00e7\u00e3o de cluster para bancos de dados surgiu no portf\u00f3lio do Gigante Azul em 2009. Ideologicamente, \u00e9 um sucessor do cluster Parallel Sysplex, constru\u00eddo em hardware 'comum'. O produto DB2 pureScale foi lan\u00e7ado em 2009 como um conjunto de software, e em 2012 a IBM apresentou um conjunto de hardware\/software conhecido como Pure Data Systems for Transactions. N\u00e3o deve ser confundido com o Pure Data Systems for Analytics, que \u00e9 nada mais que um renomeado Netezza.<\/p>\n<p>A arquitetura pureScale, \u00e0 primeira vista, se assemelha ao Oracle RAC: v\u00e1rios n\u00f3s est\u00e3o conectados a um sistema de armazenamento de dados compartilhado, e em cada n\u00f3 opera sua pr\u00f3pria inst\u00e2ncia do banco de dados com suas \u00e1reas de mem\u00f3ria e logs de transa\u00e7\u00f5es. Por\u00e9m, ao contr\u00e1rio do Oracle, no DB2 h\u00e1 um servi\u00e7o dedicado de bloqueio, representado por um conjunto de processos db2LLM*. Na configura\u00e7\u00e3o de cluster, esse servi\u00e7o \u00e9 movido para um n\u00f3 separado, que no Parallel Sysplex \u00e9 chamado de coupling facility (CF), e no Pure Data \u2013 PowerHA.<\/p>\n<p>PowerHA fornece os seguintes servi\u00e7os:<\/p>\n<ul>\n<li>gerenciador de bloqueios;<\/li>\n<li>cache global em buffer;<\/li>\n<li>\u00e1rea de comunica\u00e7\u00e3o entre processos.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nPara transferir dados entre o PowerHA e os n\u00f3s do banco de dados e vice-versa, usa-se acesso remoto \u00e0 mem\u00f3ria, portanto, a interconex\u00e3o do cluster deve suportar o protocolo RDMA. O PureScale pode usar tanto Infiniband quanto RDMA sobre Ethernet.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de banco de dados distribu\u00eddos para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/7757acd68445dac4a9f378d5813e663f.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nSe um n\u00f3 precisa de uma p\u00e1gina e essa p\u00e1gina n\u00e3o est\u00e1 no cache, o n\u00f3 solicita a p\u00e1gina no cache global, e somente se ela tamb\u00e9m n\u00e3o estiver l\u00e1, a l\u00ea do disco. Diferente do Oracle, a solicita\u00e7\u00e3o vai exclusivamente para o PowerHA, e n\u00e3o para n\u00f3s vizinhos.<\/p>\n<p>Se uma inst\u00e2ncia estiver prestes a modificar uma linha, ela bloqueia a linha em modo exclusivo e a p\u00e1gina que cont\u00e9m a linha em modo compartilhado. Todos os bloqueios s\u00e3o registrados no gerenciador de bloqueios global. Quando a transa\u00e7\u00e3o \u00e9 conclu\u00edda, o n\u00f3 envia uma mensagem para o gerenciador de bloqueios, que copia a p\u00e1gina alterada para o cache global, libera os bloqueios e invalida a p\u00e1gina alterada nos caches de outros n\u00f3s.<\/p>\n<p>Se a p\u00e1gina que cont\u00e9m a linha modific\u00e1vel j\u00e1 estiver bloqueada, o gerenciador de bloqueios ler\u00e1 a p\u00e1gina alterada da mem\u00f3ria do n\u00f3 que fez as altera\u00e7\u00f5es, liberar\u00e1 o bloqueio, invalidar\u00e1 a p\u00e1gina alterada nos caches de outros n\u00f3s e conceder\u00e1 o bloqueio da p\u00e1gina ao n\u00f3 que a solicitou.<\/p>\n<p>P\u00e1ginas \"sujas\", ou seja, modificadas, podem ser gravadas no disco tanto de um n\u00f3 comum quanto de um PowerHA (castout).<\/p>\n<p>Em caso de falha de um dos n\u00f3s pureScale, a recupera\u00e7\u00e3o \u00e9 limitada apenas \u00e0s transa\u00e7\u00f5es que n\u00e3o foram conclu\u00eddas no momento da falha: as p\u00e1ginas modificadas por esse n\u00f3 em transa\u00e7\u00f5es j\u00e1 conclu\u00eddas est\u00e3o no cache global no PowerHA. O n\u00f3 \u00e9 reiniciado em uma configura\u00e7\u00e3o reduzida em um dos servidores do cluster, reverte transa\u00e7\u00f5es n\u00e3o conclu\u00eddas e libera bloqueios.<\/p>\n<p>O PowerHA opera em dois servidores, e o n\u00f3 principal replica seu estado de forma s\u00edncrona. Em caso de falha do n\u00f3 principal, o cluster PowerHA continua funcionando com o n\u00f3 de backup.<br \/>\nClaro, se voc\u00ea acessar o conjunto de dados atrav\u00e9s de um \u00fanico n\u00f3, o desempenho geral do cluster ser\u00e1 melhor. O PureScale pode at\u00e9 notar que uma determinada \u00e1rea de dados est\u00e1 sendo processada por um n\u00f3, e ent\u00e3o todos os bloqueios relacionados a essa \u00e1rea ser\u00e3o tratados localmente pelo n\u00f3, sem comunica\u00e7\u00e3o com o PowerHA. Mas assim que o aplicativo tentar acessar esses dados atrav\u00e9s de outro n\u00f3, o processamento centralizado dos bloqueios ser\u00e1 retomado.<\/p>\n<p>Os testes internos da IBM com uma carga composta de 90% de leitura e 10% de escrita, que se assemelha bastante a cargas industriais reais, mostram quase uma escalabilidade linear at\u00e9 128 n\u00f3s. Infelizmente, as condi\u00e7\u00f5es de teste n\u00e3o s\u00e3o divulgadas.<\/p>\n<h4>HPE NonStop SQL<\/h4>\n<p>\nA sua pr\u00f3pria plataforma de alta disponibilidade tamb\u00e9m est\u00e1 no portf\u00f3lio da Hewlett-Packard Enterprise. Esta \u00e9 a plataforma NonStop, lan\u00e7ada no mercado em 1976 pela Tandem Computers. Em 1997, a empresa foi adquirida pela Compaq, que, por sua vez, se fundiu com a Hewlett-Packard em 2002.<\/p>\n<p>O NonStop \u00e9 utilizado para construir aplica\u00e7\u00f5es cr\u00edticas \u2013 como HLR ou processamento de cart\u00f5es banc\u00e1rios. A plataforma \u00e9 oferecida como um sistema integrado (appliance), incluindo n\u00f3s de computa\u00e7\u00e3o, sistema de armazenamento de dados e equipamentos de comunica\u00e7\u00e3o. A rede ServerNet (nas vers\u00f5es modernas \u2013 Infiniband) serve tanto para a troca entre n\u00f3s quanto para o acesso ao sistema de armazenamento de dados.<\/p>\n<p>Em vers\u00f5es anteriores do sistema, eram utilizados processadores propriet\u00e1rios que eram sincronizados entre si: todas as opera\u00e7\u00f5es eram executadas de forma s\u00edncrona por v\u00e1rios processadores, e assim que um dos processadores falhava, ele era desligado, enquanto o segundo continuava funcionando. Posteriormente, o sistema adotou processadores comuns (primeiro MIPS, depois Itanium e, finalmente, x86), e outros mecanismos passaram a ser usados para sincroniza\u00e7\u00e3o:<\/p>\n<ul>\n<li>mensagens: cada processo do sistema possui um duplicado chamado \u201csombra\u201d, que recebe periodicamente mensagens do processo ativo sobre seu estado; em caso de falha do processo principal, o processo sombra inicia sua opera\u00e7\u00e3o a partir do ponto definido pela \u00faltima mensagem;<\/li>\n<li>vota\u00e7\u00e3o: o sistema de armazenamento de dados possui um componente de hardware especial que aceita v\u00e1rias solicita\u00e7\u00f5es id\u00eanticas e as executa somente se as solicita\u00e7\u00f5es coincidirem; em vez de sincroniza\u00e7\u00e3o f\u00edsica, os processadores operam de forma ass\u00edncrona, e os resultados de seu trabalho s\u00e3o comparados apenas em momentos de entrada\/sa\u00edda.<\/li>\n<\/ul>\n<p>\nDesde 1987, a plataforma NonStop opera com um SGBD relacional \u2013 primeiro o SQL\/MP e, mais tarde, o SQL\/MX.<\/p>\n<p>Toda a base de dados \u00e9 dividida em partes, e cada parte \u00e9 gerida por seu pr\u00f3prio processo Data Access Manager (DAM). Ele garante a grava\u00e7\u00e3o de dados, o cache e o mecanismo de bloqueios. O processamento de dados \u00e9 realizado por processos executores (Executor Server Process), que operam nos mesmos n\u00f3s que os respectivos gerentes de dados. O planejador SQL\/MX distribui tarefas entre os executores e combina os resultados. Quando \u00e9 necess\u00e1rio fazer mudan\u00e7as consensuais, utiliza-se um protocolo de confirma\u00e7\u00e3o em duas fases, garantido pela biblioteca TMF (Transaction Management Facility).<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de banco de dados distribu\u00eddos para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/00e9473dd95a78c409dd5283d299fe96.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nO NonStop SQL \u00e9 capaz de priorizar processos de modo que longas consultas anal\u00edticas n\u00e3o interfiram na execu\u00e7\u00e3o de transa\u00e7\u00f5es. No entanto, seu prop\u00f3sito \u00e9 exatamente o processamento de transa\u00e7\u00f5es curtas, e n\u00e3o a an\u00e1lise. O desenvolvedor garante a disponibilidade do cluster NonStop em um n\u00edvel de cinco \u201cnove\u201d, ou seja, a inatividade totaliza apenas 5 minutos por ano.<\/p>\n<h4>SAP HANA<\/h4>\n<p>\nO primeiro lan\u00e7amento est\u00e1vel do SGBD HANA (1.0) ocorreu em novembro de 2010, e o pacote SAP ERP migrou para HANA em maio de 2013. A plataforma baseia-se em tecnologias adquiridas: TREX Search Engine (busca em reposit\u00f3rios de colunas), SGBD P*TIME e MAX DB.<\/p>\n<p>A pr\u00f3pria palavra \u201cHANA\u201d \u00e9 um acr\u00f4nimo para High performance ANalytical Appliance. Este SGBD \u00e9 fornecido na forma de c\u00f3digo, que pode ser executado em qualquer servidor x86, por\u00e9m, as instala\u00e7\u00f5es industriais s\u00e3o permitidas apenas em equipamentos certificadas. Existem solu\u00e7\u00f5es da HP, Lenovo, Cisco, Dell, Fujitsu, Hitachi, NEC. Algumas configura\u00e7\u00f5es da Lenovo permitem at\u00e9 mesmo a opera\u00e7\u00e3o sem SAN \u2013 o cluster GPFS nos discos locais desempenha o papel de armazenamento compartilhado.<\/p>\n<p>Diferentemente das plataformas mencionadas acima, a HANA \u00e9 um SGBD em mem\u00f3ria, ou seja, a imagem prim\u00e1ria dos dados \u00e9 armazenada na mem\u00f3ria RAM, e no disco s\u00e3o gravados apenas os registros e instant\u00e2neas peri\u00f3dicas \u2013 para recupera\u00e7\u00e3o em caso de falha.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" alt=\"Sistemas de banco de dados distribu\u00eddos para empresas\" src=\"\/wp-content\/uploads\/2020\/07\/f64194ca6de13e1a93f7190dc38ad2d7.png\" style=\"display:block;margin: 0 auto;\" \/><br \/>\n<br \/>\nCada n\u00f3 do cluster HANA \u00e9 respons\u00e1vel por sua parte dos dados, e o mapa de dados \u00e9 armazenado em um componente especial \u2013 Name Server, localizado no n\u00f3 coordenador. Os dados n\u00e3o s\u00e3o duplicados entre os n\u00f3s. As informa\u00e7\u00f5es sobre bloqueios tamb\u00e9m s\u00e3o armazenadas em cada n\u00f3, mas h\u00e1 um detector global de bloqueios m\u00fatuos no sistema.<\/p>\n<p>O cliente HANA, ao se conectar ao cluster, carrega sua topologia e pode posteriormente se conectar diretamente a qualquer n\u00f3, dependendo dos dados que ele precisa. Se a transa\u00e7\u00e3o envolver dados de um \u00fanico n\u00f3, ela pode ser executada localmente por esse n\u00f3. No entanto, se os dados de v\u00e1rios n\u00f3s forem alterados, o n\u00f3 iniciador consulta o n\u00f3 coordenador, que abre e coordena a transa\u00e7\u00e3o distribu\u00edda, fixando-a por meio de um protocolo otimizado de dois est\u00e1gios.<\/p>\n<p>O n\u00f3 coordenador \u00e9 duplicado, portanto, se o coordenador falhar, o n\u00f3 de reserva entra em opera\u00e7\u00e3o imediatamente. No entanto, se um n\u00f3 com dados falhar, a \u00fanica maneira de acessar seus dados \u00e9 reiniciar o n\u00f3. Normalmente, em clusters HANA, um servidor de reserva \u00e9 mantido para reiniciar o n\u00f3 perdido o mais rapidamente poss\u00edvel.<br \/>\n<br \/>Fonte: <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 \u043e\u043f\u0440\u0435\u0434\u0435\u043b\u0435\u043d\u0438\u044f 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