Aerospikeが複数のサイト間で低遅延と強力な一貫性を実現する方法

今日のグローバルなデジタル経済では、組織は常にオンでリアルタイムに実行されるアプリケーションを用意する必要があります。デジタル決済システム、リアルタイムの在庫追跡、オンラインゲームなどのアプリケーションは、世界中に分散しているデータセンターに高速にアクセスできる復元力のあるシステムに依存しています。このようなアプリケーションの場合、データがプライベートクラウド、パブリッククラウド、またはその両方の組み合わせに保存されているかどうかに関係なく、トランザクションのデータ整合性を損なうことは許容されません。

ただし、地理的に分散したデータセンターまたはクラウドリージョン全体でクラスターを運用すると、コストが高くなり、データの不整合が発生し、復元力が制限されます。これらの障害を克服するために、AerospikeはAerospike Database 5にマルチサイトクラスタリング機能を開発しました。これにより、企業はデータ損失のリスクやデータの可用性を制限することなく、複数の場所で単一のデータベースクラスターを運用できます。

マルチサイトクラスタリングは、アクティブ-アクティブデータアーキテクチャを提供します

アクティブ-アクティブデータアーキテクチャは複数のリージョンにまたがり、すべての場所でアプリケーションリクエストを処理します。各場所は「アクティブ」です。データレコードはリージョン間で複製されるため、読み取りは任意の場所で処理できます。一部のアーキテクチャでは、特定のデータレコードの書き込みは、単一のマスターロケーションでのみ処理されます。他のアーキテクチャでは、このような書き込みを複数の場所で実行できます。それぞれのアプローチには、可用性、一貫性、およびパフォーマンスに関する課題があります。

これまで、組織はデータの整合性と高性能の間でトレードオフを行っていました。マルチサイトクラスタリングを備えたAerospikeDatabase 5は、これらのトレードオフを排除します。マルチサイトクラスタリングは、強力な一貫性とグローバルに分散されたトランザクションアプリケーションのサポートを組み合わせて、クラスターのサイト間の距離に基づいて変化する書き込みレイテンシーを緩和しながら、高スループットでサブミリ秒の読み取りレイテンシーを提供します。

Aerospikeマルチサイトクラスターの動作方法

以下の図1では、単一のAerospikeクラスターが3つのサイトに分散された3つのラックの形で配置されています。サイトは、データセンター、クラウドリージョン、またはAmazon Web Services、Google Cloud、MicrosoftAzureなどのさまざまなクラウドリージョンである可能性があります。アプリケーションは、この地理的に分散した環境を単一のシステムとして識別し、読み取り/書き込み要求はシームレスに処理されます。最適なパフォーマンスを得るには、読み取りはローカルで処理し、書き込みは必要に応じてリモートの場所にルーティングします。

Aerospike

ラック認識は、Aerospikeクラスターを離れたデータセンターまたはクラウドリージョンに展開できるようにする重要な機能です。マルチサイトクラスターでは、Aerospikeのラック認識機能により、データパーティションにグループ化されたデータレコードのレプリカを異なるラックに保存できます。データ複製係数の設定により、すべてのデータの完全なコピーを保存するように各ラックを構成して、データの可用性とローカル読み取りのパフォーマンスを最大化できます。

図1では、レプリケーション係数3は、各ラック内のすべてのデータのコピーを維持するようにAerospikeに指示しています。クラスターの1つのラック内の1つのノードのみが、特定のデータパーティションのマスターコピーを常に維持します。他のラックには、このパーティションのレプリカを格納するノードがあります。Aerospikeは、マスターコピーを異なるラック/ノード上のレプリカと同期します。

Aerospikeは、この情報を追跡するために名簿を維持しています。図1では、名簿のマスターコピーはラック2のノード3にあり、レプリカはラック1のノード1とラック3のノード2にあります。このクラスターは、強力な一貫性を維持し、データ損失を回避し、単一の可用性を維持します。サイトの障害。

Aerospikeマルチサイトクラスターが障害から回復する方法

自然災害、停電、ハードウェア障害、およびネットワーク障害により、マルチリージョンクラスターの1つ以上のコンポーネントにアクセスできなくなる可能性があります。復元力は、マルチリージョンの運用データベースの重要な要件です。

下の図2では、ネットワーク障害によりラック3がラック1および2から切断され、スプリットブレインシナリオが作成されています。これは、システムの一部が他の部分と通信できない場合です。ラック3はまだ稼働しており、3つのノードすべてがサブクラスターを形成しています。この場合、ラック1と2は、ラック3が外れていることを簡単に検出し、6つのノードを持つクラスターを形成します。これは大多数のサブクラスターになり、サブクラスター内にデータのコピーが2つあるため、完全に可用性があります。システムがトランザクションを実行するたびに、書き込みごとに3番目のコピーが自動的に作成されます。

Aerospike

ラック3でコミットされたすべてのトランザクションは、ラック1とラック2でもコミットされ、その後、トランザクションが続行されます。ラック1とラック2のローカルアプリは引き続き正常に動作します。 Rack3のローカルアプリは利用できなくなります。 Aerospikeの強力な整合性アルゴリズムを使用して、ラック3は、名簿の組み合わせ、およびラック1と2と通信できるという事実から、それが少数派のサブクラスターであり、アプリケーションの読み取りと書き込みに使用できないことを判別できます。そして、ラック3が戻ってくるか、他の2つのラックに再接続されると、発生した書き込みのためにラック1と2で作成されたデータの余分なコピーが、ラック3にマージされて、の一部を引き継ぐことができるようになります。積み荷。これはすべて、オペレーターの介入なしで行われます。スプリットブレインイベント中にデータが失われることなく、完全な可用性を実現しながら、強力な一貫性を維持します。

常時稼働の世界経済の需要に応える

今日のグローバルデジタル経済の常時接続の性質には、データ損失の中断やリスクなしに動作するデータベースシステムが必要です。Aerospikeのマルチサイトクラスタリング機能により、組織は24時間年中無休の可用性と強力な一貫性を備えた単一のクラスターを複数の場所に展開できます。グローバルに分散されたトランザクションを含む新しいタイプのアプリケーションを実装できるようになりました。

Srini Srinivasanは、次世代のリアルタイムNoSQLデータソリューションのリーダーであるAerospikeの創設者兼最高製品責任者です。彼は、大規模なインフラストラクチャの設計、開発、運用に20年の経験があります。彼はまた、データベース、Web、モバイル、および分散システム技術で30を超える特許を取得しています。彼は、Yahooのエンジニアリング担当シニアディレクターを務めていたときに、インターネットおよびモバイルシステムで経験したスケーリングの問題を解決するためにAerospikeを共同設立しました。

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