Hanteringspartitioner i NoSQL - dummies

Ordpartitionen används för två olika begrepp i NoSQL-land. En datapartition är en mekanism för att säkerställa att data fördelas jämnt över ett kluster. Å andra sidan uppstår en nätverkspartition när två delar av samma databaskluster inte kan kommunicera.

På mycket stora grupperade system är det allt mer sannolikt att ett fel på en utrustning kommer att hända. Om en nätverksomkopplare mellan servrar i ett kluster misslyckas inträffar ett fenomen som kallas (i datorjargong) split brain . I det här fallet mottar enskilda servrar fortfarande förfrågningar, men de kan inte kommunicera med varandra.

Detta scenario kan leda till inkonsekvens av data eller helt enkelt till reducerad kapacitet i datalagring, eftersom nätverkspartitionen med de minsta servrarna tas bort från klustret (eller "avstämd" i äkta Big Brother-mode).

Tolerera partitioner

Du har två val när en nätverkspartition händer:

• Fortsätt, på något sätt, för att service läs och skriva operationer.

• "Avmarkera" en del av partitionen och besluta att fixa data senare när båda delarna kan kommunicera. Detta innebär vanligtvis att klustret röstar en läsreplika som den nya mästaren för varje saknad masterpartitionskod.

Riak låter dig bestämma hur många gånger data replikeras (tre kopior, som standard - det vill säga n = 3) och hur många servrar som ska frågas för att en läs ska lyckas. Detta innebär att om den primära mastern för en nyckel ligger på fel sida av en nätverkspartition kan läsoperationer fortfarande lyckas om de andra två servrarna är tillgängliga (det vill säga r = 2 läs tillgänglighet).

Riak-handtag skriver när den primära partitionsservern går ner genom att använda ett system som heter antydd handoff . När data replikeras ursprungligen, skrivs den första noden för en viss nyckelpartition till, tillsammans med (som standard) två av följande grannnoder.

Om den primära inte kan skrivas till, skrivs nästa nod i ringen till. Dessa skrivningar överlämnas effektivt till nästa nod. När den primära servern kommer tillbaka uppspelas skrivningarna till den noden innan den tar över primära skrivoperationer igen.

I båda dessa operationer kan versionshantering inkonsekvenser hända eftersom olika replikor kan vara i olika versioner, även om det bara är några millisekunder.

Riak använder ännu ett system som heter aktiv anti - entropi för att lindra detta problem. Systemet trawls genom uppdaterade värden och säkerställer att replikor uppdateras vid någon tidpunkt, helst snarare än senare.Detta bidrar till att undvika konflikter i läsning, samtidigt som en hög intagshastighet bibehålls, vilket undviker en tvåfas-förbindelse som används av andra NoSQL-databaser med master-slave, stöd för delat-ingenting-kluster.

Om en konflikt på läsning händer, använder Riak läs reparation för att försöka returnera endast de senaste uppgifterna. Så småningom, och beroende på de konsistens- och tillgänglighetsinställningar du använder, kan klientprogrammet presenteras med flera versioner och ombeddas att bestämma sig själv.

I vissa situationer är denna byte önskvärt, och många applikationer kan intuitivt veta, baserat på de presenterade data, vilken version som ska användas och vilken version som ska kasseras.

Sekundär indexering

Sekundära index är index på specifika data inom ett värde. De flesta viktiga butiker lämnar denna indexering upp till applikationen. Riak är emellertid annorlunda och använder ett system som heter dokument - baserat partitionering som möjliggör sekundär indexering.

Dokumentbaserad partitionering förutsätter att du skriver JSON-strukturer till Riak-databasen. Du kan sedan konfigurera index på specifika namngivna egenskaper inom den här JSON-strukturen, som visas:

{"order-id": 5001, "kund-id": 1429857, "beställningsdatum": "2014-09-24 "," Totalt ": 134. 24}

Om du har en ansökan som visar kundens order för föregående månad, vill du fråga alla poster, som visas, där kund-id är ett fast värde (1429857) och orderdatum är inom ett visst område (början och slutet av månaden).

I de flesta viktiga värdebutiker skapar du en annan hink vars nyckel är det kombinerade kundnumret och månaden och värdet är en lista med order-ID. Men i Riak lägger du helt enkelt till ett sekundärt index på både kund-id (heltal) och orderdatum (datum), vilket tar upp extra lagringsutrymme men har fördelen av att vara transparent för applikationsutvecklaren.

Dessa index är också uppdaterade live - vilket betyder att det inte finns någon lagring mellan att uppdatera ett dokumentvärde i Riak och indexen är aktuella. Denna levande tillgång till data är svårare att dra av än det verkar. Om indexen inte är inkonsekvent hittar du trots allt aldrig konsekvent höll data!

Utvärdering av Riak

Basho, den kommersiella enheten bakom Riak, säger att den kommande versionen 2.0 NoSQL-databasen alltid har stark konsistens, ett krav som andra NoSQL-leverantörer gör. Påståendet från NoSQL-leverantörerna att alltid ha stark konsistens är som att påstå att vara en stark vegetarian … utom på söndagar när du har rostbiff.

Riak är inte en ACID-kompatibel databas. Dess konfiguration kan inte ändras så att den körs i ACID-efterlevnadsläge. Klienter kan få inkonsekvent data under normala operationer eller under nätverkspartitioner. Riak handlar absolut konsistens för ökad tillgänglighet och partitionstolerans.

Running Riak i stark konsistensläge innebär att dess läsreplikor uppdateras samtidigt som den primära mästaren. Det handlar om ett tvåfasigt engagemang. I grund och botten skriver huvudnoden till de andra noderna innan den bekräftar att skrivningen är klar.

Vid tidpunkten för det här skrivandet stöder inte Riaks starka konsistensläge sekundära index eller komplexa datatyper (till exempel JSON). Förhoppningsvis kommer Basho att åtgärda problemet i kommande utgåvor av databasen.

Riak Search (en rebranded och integrerad Apache Solr-sökmotor använder en slutligen konsekvent uppdateringsmodell) kan ge falska positiva effekter när man använder stark konsistens. Denna situation uppstår på grund av att data kan skrivas och sedan överges transaktionen, men data används fortfarande för indexering - lämnar ett "falskt positivt" sökresultat - resultatet är faktiskt inte längre giltigt för sökfrågan.

Riak använder också en separat sentinelprocess för att bestämma vilken nod som blir en mästare i failover-förhållanden. Denna process är emellertid inte hög tillgänglighet, vilket betyder att det under några sekunder är möjligt att en ny kopia av sentinel-processen kommer på nätet inte kan läggas till en ny nod eller en ny mästare valdes. Du måste vara medveten om den här möjligheten vid högspänningsfelöverförhållanden.

Riak har några fina funktioner för applikationsutvecklare, till exempel sekundär indexering och inbyggt JSON-värde stöd. Databasreplikation för katastrofåterställning till andra datacenter är endast tillgänglig i den betalda versionen, vars pris finns på deras hemsida (hyreskostnaderna visas, eviga licenspriser ges endast på ansökan).

Övervakningsverktyget för Riak Control klarar inte högt på grund av sin lagringstid när man övervakar kluster. Riak har mycket löften, och om Basho kommer att lägga till fler företag - nivå klusterhanteringsanläggningar i framtida versioner, blir det en toppklassig produkt.