PGConf.Online 2021

При использовании PostgreSQL в продакшне крайне важно реализовать стратегию высокой доступности. В случае с сервисом БД требования к высокой доступности будут касаться как самого сервиса, так и набора данных.

В рамках данного доклада мы попробуем определить потребности вашей конкретной продакшн-среды в высокой доступности и постараемся выполнить необходимые требования с использованием открытых бесплатных инструментов, разработанных для PostgreSQL. В частности, мы рассмотрим многие возможности, которые можно реализовать для Postgres, чтобы превратить его из обычного набора инструментов в реально работающий. Что это означает в контексте высокой доступности? Как выполнить эти требования?

Копирование и перенос баз данных и кластеров PostgreSQL, казалось бы, что может быть проще?

Однако, практика показывает, что даже в таких простых действиях можно запутаться. Во время доклада я покажу какие подводные камни могут подстерегать вас в процессе копирования/переноса баз данных и кластеров PostgreSQL. Попробуем ускорить эти операции, посмотрим, с какими неожиданными проблемами вы можете столкнуться при выполнении этих, казалось бы, простых действий.

Хорошо известно, что, хотя производительность базы данных велика и каждый запрос выполняется за миллисекунды, общее время отклика приложения может быть медленным, поэтому пользователи могут долго ждать ответа. Мы знаем, что проблема не в базе данных, а в том, как разработчики приложений с ней общаются. В частности, речь идет об ORM - Object-Relational Mappers. Разработчики баз данных ненавидят их, но разработчики приложений любят их, потому что они позволяют разрабатывать приложения без каких-либо знаний о внутреннем устройстве СУБД. В результате производительность системы часто оказывается неприемлемо низкой.

Единственный способ изменить это - предоставить разработчикам приложений такой же простой в использовании инструмент, как ORM, но позволяющий избежать распространенных ошибок ORM. Вот почему мы разработали NORM - No-ORM Framework. Во время этой презентации мы рассмотрим примеры кода из репозитория https://github.com/hettie-d/NORM и узнаем, как создавать «транспортные объекты» для эффективной передачи данных между приложениями и базами данных.

Postgres Pro Multimaster - это расширение Postgres (и набор патчей для ядра), обеспечивающее высокую доступность (HA) со строгой согласованностью и масштабируемостью чтения. Он образует симметричный кластер без общего доступа, синхронно реплицирующий данные и автоматически выполняющий аварийное восстановление. В течение последнего года мы приложили значительные усилия, чтобы убедиться и доказать, что согласованность сохраняется во всех сценариях. Новая версия, которая будет выпущена как часть Postgres Pro Enterprise 13, использует алгоритм Paxos для определения результата транзакции и оригинальный протокол, управляющий процессом восстановления; мы использовали TLA+ и TLC model checker для проверки его правильности. Я расскажу, как все это работает и почему в некоторых случаях multimaster может быть привлекательной альтернативой традиционным HA решениям на основе потоковой репликации.

Multimaster теперь имеет открытый исходный код и доступен по адресу: https://github.com/postgrespro/mmts

Чтобы сделать доклад менее узкоспециализированным и более привлекательным для широкой аудитории, в первой части я расскажу о том, как в целом современные СУБД (в основном так называемые NewSQL СУБД) обеспечивают отказоустойчивость. В частности, я остановлюсь на следующих моментах:

что такое строго согласованная СУБД и какие накладные расходы с этим связаны; что такое распределённый консенсус, Paxos, Raft; как они здесь помогают?

Я не буду пытаться объяснять какие-либо алгоритмы построчно; это едва ли осмысленно с учетом ограничений по времени, и на эту тему есть много полезной литературы. Цель здесь скорее в том чтобы познакомить с областью и задать в ней ориентиры.