العربيةالتوافر العالي (HA) يشير إلى الأنظمة وقواعد البيانات المصممة للعمل بشكل مستمر دون انقطاع لفترات طويلة. بالنسبة للشركات، فإن توقف قاعدة البيانات يمكن أن يؤدي إلى خسائر مالية كبيرة، وانخفاض الإنتاجية، وفقدان ثقة العملاء. لضمان الحد الأدنى من التوقف والتوافر المستمر لقواعد البيانات، يتطلب الأمر استراتيجيات استنساخ وتحويل تلقائي صحيحة.
أنظمة استنساخ قواعد البيانات والتبديل التلقائي هي مكونات حاسمة في بنية التوافر العالي. بينما يركز الاستنساخ على ضمان وجود نسخ متعددة من بياناتك، يضمن التبديل التلقائي الانتقال السلس من النظام الرئيسي الفاشل إلى النظام الاحتياطي دون التأثير على العمليات التجارية.
ما هو استنساخ قواعد البيانات؟
استنساخ قواعد البيانات هو عملية تكرار وتوزيع البيانات عبر قواعد بيانات أو خوادم متعددة لضمان التكرار والتوافر للبيانات. يقوم الاستنساخ بإنشاء نسخة من قاعدة البيانات الرئيسية على خوادم ثانوية واحدة أو أكثر، تسمى النسخ أو العبيد. إذا فشل الخادم الرئيسي، يمكن للنسخة أن تتولى المهمة فورًا للحفاظ على استمرارية العمل.
يوفر الاستنساخ العديد من الفوائد، مثل:
- تحسين تحمل الأعطال بوجود نسخ متعددة من البيانات.
- موازنة الحمل بتوزيع الاستعلامات القارئة عبر خوادم النسخ.
- استعادة البيانات من خلال الاحتفاظ بنسخ احتياطية للبيانات في الوقت الفعلي.
أنواع استنساخ قواعد البيانات
هناك عدة أنواع من استنساخ قواعد البيانات، كل منها مناسب لحالات استخدام مختلفة.
استنساخ رئيس-عبد في استنساخ رئيس-عبد، يتعامل قاعدة بيانات رئيسية واحدة (رئيس) مع جميع عمليات الكتابة، وتحصل قاعدة بيانات ثانوية واحدة أو أكثر (عبيد) على نسخ من البيانات. تُستخدم العبيد بشكل عام للاستعلامات للقراءة فقط، وتظل متزامنة مع الرئيسية في الوقت الفعلي تقريبًا.
حالة الاستخدام: مثالية للتطبيقات التي تتعامل فيها قاعدة البيانات الرئيسية مع المعاملات ذات الكتابة الثقيلة، ويمكن تحميل الأعمال ذات القراءة الثقيلة إلى قواعد البيانات العبد.
استنساخ رئيس-رئيس في استنساخ رئيس-رئيس، يتضمن الأمر قاعدتي بيانات أو أكثر تقبل كل منهما عمليات القراءة والكتابة. يتم نشر التغييرات التي تحدث في إحدى قواعد البيانات الرئيسية إلى الأخرى، مما يضمن التناسق بين البيانات.
حالة الاستخدام: يعتبر استنساخ رئيس-رئيس مفيدًا للتطبيقات التي تتطلب توافرًا عاليًا وتوزيعًا للأحمال على عمليات القراءة والكتابة عبر العديد من العقد.
استنساخ متعدد رؤساء في استنساخ متعدد الرؤساء، تعمل عدة قواعد بيانات رئيسية في وقت واحد، ويمكنها قبول عمليات الكتابة بشكل مستقل. يتم مزامنة البيانات عبر جميع قواعد البيانات الرئيسية، مما يجعل هذا النموذج متاحًا بدرجة عالية وقادرًا على تحمل الأعطال.
حالة الاستخدام: يناسب استنساخ متعدد الرؤساء التطبيقات واسعة النطاق والموزعة جغرافيًا التي تحتاج إلى تناسق البيانات عبر مواقع متعددة.
الاستنساخ المتزامن: في هذا الوضع، يتم كتابة البيانات على كل من الرئيسي والنسخ في نفس الوقت. هذا يضمن تناسق البيانات ولكن قد يتسبب في تأخير لأن النظامين الأساسي والثانوي يجب أن يعترفا بالمعاملة قبل أن تعتبر مكتملة.
الاستنساخ غير المتزامن: يتم كتابة البيانات أولاً على الرئيسي ثم تُنقل إلى النسخ. هذا النهج له تأثير أقل على أداء الكتابة ولكن قد يؤدي إلى بعض التفاوتات في حالة فشل الرئيسي قبل أن يتم نسخ جميع التغييرات.
آليات التبديل التلقائي لقواعد البيانات
التبديل التلقائي هو العملية التي يقوم فيها النظام بالتبديل تلقائيًا أو يدويًا إلى قاعدة بيانات احتياطية أو خادم عند فشل النظام الرئيسي. تضمن آليات التبديل التلقائي أن تظل قاعدة البيانات تعمل حتى إذا تعذر الوصول إلى النسخة الرئيسية.
التبديل التلقائي:
في التبديل التلقائي، يكتشف النظام فشل قاعدة البيانات الرئيسية ويتبدل تلقائيًا إلى قاعدة بيانات ثانوية. تتضمن هذه العملية عادةً مراقبة نبضات الحياة لاكتشاف عدم التوافر في الوقت الفعلي.
حالة الاستخدام: يعد التبديل التلقائي أمرًا أساسيًا للتطبيقات الحيوية حيث يجب تقليل التوقف إلى الحد الأدنى، وتتطلب الاستعادة الفورية.
التبديل اليدوي:
يتطلب التبديل اليدوي تدخلًا بشريًا للتبديل من قاعدة البيانات الرئيسية إلى قاعدة البيانات الثانوية. يستخدم هذا النهج غالبًا في الأنظمة التي قد يؤدي التبديل التلقائي فيها إلى مخاطر، أو حيث يفضل المسؤولون تحليل الوضع قبل بدء عملية التبديل.
حالة الاستخدام: التبديل اليدوي مناسب للتطبيقات الأقل حساسية حيث يمكن قبول توقف قصير ويريد المسؤولون التحكم الكامل في العملية.
فوائد استنساخ قواعد البيانات والتبديل التلقائي
إن تنفيذ آليات استنساخ قواعد البيانات والتبديل التلقائي يوفر العديد من الفوائد للشركات، بما في ذلك:
- زيادة التوافر: ضمان الحد الأدنى من التوقف والتوافر المستمر للخدمة.
- تحسين استعادة الكوارث: حماية البيانات من الفقدان في حالة فشل النظام.
- موازنة الحمل: توزيع حركة المرور عبر الخوادم المتعددة لتحسين أداء قاعدة البيانات بشكل عام.
- القدرة على التوسع: توفير القدرة على التعامل مع زيادة حركة المرور القارئة من خلال إضافة المزيد من النسخ.
- تناسق البيانات: ضمان تناسق البيانات عبر مواقع متعددة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الموزعة.
حالات الاستخدام الشائعة لاستنساخ قواعد البيانات والتبديل التلقائي
- مواقع التجارة الإلكترونية: ضمان أن تكون معاملات العملاء والبيانات مكررة ومتاحة بشكل مستمر عبر المناطق.
- المؤسسات المالية: حماية البيانات المعاملات الحساسة باستخدام استنساخ رئيس-رئيس والتبديل التلقائي لتجنب فقدان المعلومات الحيوية.
- تطبيقات SaaS: توفير التوافر العالي والموثوقية للتطبيقات التي تخدم مستخدمين عالميين مع مراكز بيانات موزعة جغرافيًا.
- أنظمة الرعاية الصحية: ضمان أن تكون بيانات المرضى متاحة دائمًا من خلال تنفيذ آليات التبديل والاستنساخ لتجنب التوقف.
حلول استنساخ قواعد البيانات والتبديل التلقائي الشائعة
تأتي قواعد البيانات المختلفة مع ميزات استنساخ وتبديل تلقائي مدمجة أو تدعم أدوات طرف ثالث لتسهيل هذه العمليات. فيما يلي بعض الحلول المستخدمة على نطاق واسع:
- استنساخ MySQL: يدعم MySQL استنساخ رئيس-عبد واستنساخ رئيس-رئيس بشكل افتراضي.
- استنساخ PostgreSQL عبر التدفق: يوفر PostgreSQL استنساخًا عبر التدفق، مما يسمح بتكرار البيانات في الوقت الفعلي.
- SQL Server Always On Availability Groups: توفر مجموعة SQL Server Always On خصائص استنساخ وتبديل تلقائي على مستوى المؤسسات.
- Oracle Data Guard: يقدم Oracle Data Guard آليات استنساخ وتبديل تلقائي شاملة لقاعدة بيانات Oracle.
- MongoDB Replica Sets: تستخدم MongoDB مجموعات النسخ لتنفيذ الاستنساخ غير المتزامن.
إعداد استنساخ قاعدة البيانات: دليل خطوة بخطوة
سنقدم في هذا القسم دليلًا عالي المستوى لإعداد الاستنساخ لقاعدة بيانات MySQL و PostgreSQL.
إعداد استنساخ MySQL:
- قم بتثبيت MySQL على كل من الخادم الرئيسي والخوادم الثانوية.
- قم بتمكين تسجيل البيانات الثنائي على الخادم الرئيسي لتسجيل التغييرات.
