Daten sind für jedes Unternehmen von fundamentaler Bedeutung. Sie bilden das Fundament für Erfolg und sind unerlässlich, um Informationen zu gewinnen, fundierte Entscheidungen zu treffen und operative Prozesse zu optimieren.
Unternehmen sind im täglichen Betrieb stark auf ihre Daten und Anwendungen angewiesen. Doch was geschieht, wenn eine ihrer Datenbanken oder Systeme ausfällt?
In einem solchen Szenario könnten sämtliche kritischen Geschäftsinformationen und Daten gefährdet sein.
Zum Glück gibt es effektive Methoden, um dies zu verhindern. Eine der wirksamsten Strategien zum Schutz von Unternehmensdaten ist die Datenbankreplikation. Dies ist eine Maßnahme, die jedes Unternehmen, egal ob klein, mittelständisch oder groß, ergreifen sollte, um im Wettbewerb bestehen zu können.
In diesem Artikel werde ich die Datenbankreplikation im Detail beleuchten, ihre Funktionsweise erläutern und weitere wichtige Aspekte erörtern.
Legen wir also los!
Was verbirgt sich hinter dem Begriff Datenbankreplikation?
Unter Datenbankreplikation versteht man den Prozess der Übertragung von Daten von einer Quelldatenbank zu einer oder mehreren Zieldatenbanken. Oftmals ist es notwendig, Daten von einer Datenbank in eine andere zu kopieren oder zu streamen, damit alle Nutzer auf synchronisierte Daten zugreifen können, unabhängig davon, welches System sie verwenden.
Wenn Daten geändert werden, stellt ein Datenreplikationstool sicher, dass diese Änderungen auch in der Zieldatenbank umgesetzt werden. Dadurch entsteht ein dezentrales Datenspeichernetzwerk mit erhöhter Verfügbarkeit über mehrere Standorte hinweg, wodurch jeder schnell auf wichtige und relevante Daten zugreifen kann.
Die Verwendung einer Datenreplikationslösung führt in der Regel zu einer verbesserten Datenkonsistenz auf jedem Knoten, einer geringeren Datenredundanz, einer höheren Datenzuverlässigkeit und letztendlich zu einer Leistungssteigerung.
Datenbankreplikation kann in Echtzeit erfolgen, sobald Daten in der Quelldatenbank erstellt, bearbeitet oder gelöscht werden, oder als Teil eines Batch-Prozesses.
Wie funktioniert die Datenreplikation genau?
Die Datenbankreplikation kann als einmaliger Vorgang oder als fortlaufender Prozess durchgeführt werden. Sie umfasst alle Datenquellen eines Unternehmens, und ein verteiltes Datenbankmanagementsystem (DDBMS) wird verwendet, um Daten an alle Quellen zu übertragen oder zu verteilen.
Alle Änderungen, Ergänzungen und Löschungen, die in der Quelldatenbank vorgenommen werden, werden automatisch mit den anderen Zieldatenbanken synchronisiert, sobald diese Änderungen erforderlich sind. Nach dem traditionellen Publisher-Subscriber-Softwareparadigma sind ein oder mehrere „Publisher“ und „Subscriber“ am Datenreplikationsprozess beteiligt.
Ein „Herausgeber“ ist das System oder die Quelldatenbank, in der Änderungen vorgenommen werden, während ein „Abonnent“ ein System ist, auf dem diese Änderungen repliziert werden.
Alle Änderungen, die auf einem „Publisher“-System durchgeführt werden, werden dann auf die „Subscriber“-Datenbanken repliziert. Nutzer können auch Änderungen in den Abonnentendatenbanken vornehmen, die dann in der Herausgeberdatenbank repliziert werden. Dies verteilt die Änderungen an alle anderen Teilnehmer im Netzwerk, sofern das System bidirektional ist.
Zusätzlich verfügen die meisten Abonnenten über eine feste Verbindung zum Herausgeber, sodass Änderungen oder Aktualisierungen automatisch und ohne manuellen Eingriff erfolgen können. Diese Aktualisierungen können entweder in regelmäßigen Abständen stapelweise erfolgen oder in Echtzeit ausgelöst und angewendet werden.
Verschiedene Arten der Datenbankreplikation
Im Folgenden werden einige der gängigen Arten der Datenbankreplikation aufgeführt:
#1. Vollständige Tabellenreplikation
Die vollständige Tabellenreplikation erstellt eine exakte Kopie der gesamten Quelldatenbank im Zielspeicher. Sie überträgt alle Zeilen vom Herausgeber zum Abonnenten, einschließlich neuer, geänderter und vorhandener Zeilen.
Diese Replikationsmethode ist jedoch mit hohen Wartungskosten verbunden, da sie erhebliche Rechenleistung und Netzwerkbandbreite für das Kopieren aller Daten benötigt. Sie kann das Netzwerk belasten und zu Replikationsverzögerungen führen, insbesondere bei großen Datenmengen.
#2. Snapshot-Replikation
Bei der Snapshot-Replikation wird ein „Schnappschuss“ der Quelldatenbank verwendet, um Daten in die Zieldatenbank zu replizieren. Datenänderungen, wie z.B. neue, aktualisierte oder gelöschte Daten, werden nicht berücksichtigt. Stattdessen wird lediglich eine Kopie des aktuellen Zustands erstellt.
Diese Replikationstechnik ist ideal, wenn nur wenige Datenänderungen anfallen. Sie ist deutlich schneller als die vollständige Tabellenreplikation, verfolgt jedoch keine endgültig gelöschten Daten.
#3. Merge-Replikation
Die Merge-Replikation ist ein komplexer Prozess, der Datenbankobjekte und Daten mithilfe der Datenbanksynchronisierung von einer Datenbank in eine andere überträgt und verteilt. Sie ist komplex, da sowohl Abonnenten als auch Herausgeber die Datenbank ändern können, was zu häufigen versionsbezogenen Datenkonflikten führt.
Auf den Servern bereitgestellte Merge-Agenten synchronisieren alle Änderungen und befolgen einen vordefinierten Konfliktlösungsprozess, um auftretende Datenkonflikte zu beheben.
#4. Schlüsselbasierte inkrementelle Replikation
Die schlüsselbasierte inkrementelle Replikation untersucht Schlüssel oder Indizes in einer Datenbank, um nach Änderungen, wie z.B. gelöschten, neuen oder aktualisierten Einträgen, zu suchen. Der Replikationsmechanismus kopiert dann nur die relevanten Replikationsschlüssel in die Replikatdatenbank, um die Änderungen seit der letzten Aktualisierung widerzuspiegeln. Diese Schlüssel sind in der Regel Zeitstempel, Daten oder ganze Zahlen.
Da nur die ermittelten Änderungen in die Replikatdatenbank repliziert werden, ist dieser Prozess schneller. Leider ermöglicht diese Methode keine Erfassung endgültiger Löschungen, da der entsprechende Eintrag durch das Löschen des Primärdatenbankeintrags entfernt wird.
#5. Protokollbasierte inkrementelle Replikation
Diese Form der Datenbankreplikation dupliziert Daten gemäß der binären Protokolldatei der Datenbank. Bei der Analyse der binären Protokolldatei werden Informationen über Änderungen an der primären Datenbank gewonnen, wie z.B. Aktualisierungen, Einfügungen oder Löschungen. Anschließend werden dieselben Änderungen in der Zieldatenbank durchgeführt.
Diese Methode ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Datenreplikation, da sie sehr effizient ist, insbesondere bei statischen Datenbanken. Zudem wird sie von den meisten Datenbankanbietern, wie Oracle, MongoDB, MySQL und PostgreSQL, unterstützt.
#6. Transaktionsreplikation
Bei der Transaktionsreplikation werden alle vorhandenen Daten von der Quelldatenbank zum Zielspeicherort übertragen, wenn es in den Quelldaten eine neue Entwicklung gibt. Dann wird dieselbe Transaktion in den Replikaten ausgeführt.
Obwohl dies eine effiziente Replikationsmethode ist, werden die Modelle hauptsächlich für Leseaktivitäten eingesetzt und erlauben möglicherweise keine Erstellungs-, Lösch- oder Aktualisierungsvorgänge.
Warum ist die Datenbankreplikation so wichtig?
Die Datenbankreplikation ist aus den folgenden Gründen von großer Bedeutung:
Datenzuverlässigkeit und -verfügbarkeit
Die Datenreplikation fördert die Verfügbarkeit von Daten. Sie spielt eine entscheidende Rolle, wenn ein Server unter ungewöhnlichen Umständen ausfällt, da sie Datenbank-Backups bereitstellt. Auf diese Weise kann die Datenreplikation Ihnen helfen, da Daten an anderen Orten verfügbar sind. Zudem wird die Datenzuverlässigkeit verbessert, indem relevante, aktuelle Daten sicher auf mehreren Servern gespeichert werden.
Notfallwiederherstellung
Die Datenbankreplikation ist in einem Szenario eines Serverausfalls hilfreich. Sie stellt eine wertvolle Technik für das Katastrophenmanagement und die Wiederherstellung dar, da sie Daten und aktuelle Änderungen auf anderen Serverstandorten repliziert und speichert, anstatt sich nur auf einen einzigen Server zu verlassen.
Serverleistung
Der Datenzugriff ist deutlich schneller, wenn Daten auf mehreren Servern verarbeitet und betrieben werden. Darüber hinaus können Administratoren Verarbeitungszyklen auf dem ursprünglichen Server für ressourcenintensivere Schreibvorgänge freigeben, indem sie alle Datenlesevorgänge an ein Replikat umleiten.
Verbesserte Netzwerkleistung
Das Aufbewahren mehrerer Kopien derselben Daten an verschiedenen Standorten kann die Datenzugriffslatenz verringern, da die relevanten Daten möglicherweise von dem Ort abgerufen werden, an dem die Transaktion ausgeführt wird.
Beispielsweise können Nutzer in europäischen Ländern Latenzprobleme beim Zugriff auf Daten aus australischen Rechenzentren erleben. Daher kann die Platzierung einer Kopie dieser Daten in der Nähe des Nutzers die Zugriffszeiten verbessern und gleichzeitig die Netzwerkbelastung ausgleichen.
Verbesserte Leistung des Testsystems
Die Datenbankreplikation optimiert die Datenverteilung und -synchronisation für Testsysteme, die einen schnellen Zugriff für eine schnellere Entscheidungsfindung erfordern.
Datenbanksicherung vs. Datenbankreplikation
Sowohl Datenbanksicherung als auch Datenbankreplikation unterscheiden sich in mehrfacher Hinsicht. Einige dieser Unterschiede sind wie folgt:
- Datenbanksicherungen müssen rekonstruiert und wiederhergestellt werden, bevor sie verwendet werden können. Im Gegensatz dazu erfordert die Datenreplikation keine Rekonstruktion und kann direkt verwendet werden.
- Datenbanksicherungen bestehen aus Dateien oder Ordnern, Datenbankdatendateien und Anwendungsdateien, abhängig von den Sicherungs-/Wiederherstellungsprotokollen des Unternehmens. Die Datenbankreplikation wird hingegen oft verwendet, um komplette Volumes oder Dateisysteme, Datenbanken und Anwendungen zu duplizieren.
- Backup und Replikation sind beide Datenschutzmaßnahmen. Ersteres zielt darauf ab, Recovery Point Objectives (RPOs) zu senken und Datenverluste zu verhindern, während letzteres darauf ausgelegt ist, Recovery Time Objectives (RTOs) zu reduzieren, die Geschäftskontinuität zu gewährleisten und Ausfallzeiten zu minimieren.
- Die Datenbanksicherung ist eine kostengünstige Methode, um einen vollständigen Datenverlust zu verhindern. Sie ist für die Compliance unerlässlich, garantiert aber nicht den Fortbestand des Betriebs. Im Gegensatz dazu stellt die Replikation sicher, dass Geschäftsanwendungen und -prozesse auch nach einem Stromausfall immer verfügbar sind.
- Bei der Datenbanksicherung geht es um Compliance und granulare Wiederherstellung, wie z.B. die langfristige Speicherung von Unternehmensunterlagen. Datenbankreplikation und -wiederherstellung konzentrieren sich hingegen auf die Notfallwiederherstellung und die schnelle und einfache Wiederaufnahme des Betriebs nach einem Ausfall oder einer Beschädigung.
- Datenbanksicherungen werden oft am Arbeitsplatz für alles verwendet, von Produktionsservern bis hin zu Desktops. Die Datenbankreplikation wird hingegen häufig für unternehmenskritische Anwendungen genutzt, die immer verfügbar sein müssen.
Techniken der Datenbankreplikation
Unternehmen können Daten replizieren, indem sie eine präzise Technik zum Verschieben der Daten anwenden. Diese Strategien unterscheiden sich von den oben genannten Replikationstypen.
#1. Vollständige Datenbankreplikation
Die vollständige Datenbankreplikation repliziert eine gesamte Datenbank zur Verwendung auf verschiedenen Hosts. Dies gewährleistet ein Maximum an Datenredundanz und -verfügbarkeit. Für globale Unternehmen ermöglicht dies Benutzern in Asien, auf die gleichen Daten mit der gleichen Geschwindigkeit zuzugreifen wie ihre Kollegen in Nordamerika. Wenn der asiatische Server ausfällt, können Benutzer ihre europäischen oder nordamerikanischen Server als Backup verwenden.
Der Nachteil dieser Technik ist jedoch der langsame Aktualisierungsprozess. Es ist zudem schwierig, alle Dateispeicherorte konsistent zu halten, was wichtig ist, wenn sich die Daten ständig ändern.
#2. Partielle Datenbankreplikation
Die partielle Datenbankreplikation ist der Prozess, bei dem Daten in einer Datenbank in Teile aufgeteilt und an verschiedenen Orten gespeichert werden, abhängig von der Relevanz der jeweiligen Standorte.
Versicherungssachverständige, Finanzberater und Vertriebsmitarbeiter profitieren von der partiellen Replikation. Diese Mitarbeiter können die Teildatenbanken auf anderen Geräten oder Laptops mitführen und regelmäßig mit einem zentralen Server synchronisieren.
Für Analysten kann es wirtschaftlicher sein, europäische Daten in Europa, australische Daten in Australien usw. aufzubewahren. Dies bedeutet, dass die Daten in der Nähe der Benutzer gespeichert werden und gleichzeitig ein vollständiger Datensatz für umfangreiche Analysen im Hauptquartier verfügbar ist.
Nachteile der Datenbankreplikation
Obwohl die Datenreplikation einen erheblichen Mehrwert für Ihre Arbeit und Ihr Unternehmen bieten kann, bringt sie auch die folgenden Nachteile mit sich:
Höhere Kosten
Wenn Daten repliziert und an mehreren Orten gespeichert werden, werden mehr Speicherplatz und Rechenressourcen benötigt. Dieser erhöhte Bedarf an Hardware- und Rechenressourcen kann zu höheren Kosten führen, einschließlich der Anschaffung und Wartung zusätzlicher Speichergeräte, Server und Netzwerkinfrastruktur.
Zeitaufwand
Die Datenreplikation ist ein komplexer Prozess, der das Kopieren von Daten von einem Speicherort zu mehreren anderen umfasst, während die Konsistenz über alle Kopien hinweg gewährleistet wird. Dieser Prozess kann zeitaufwendig sein, insbesondere für Unternehmen, die große Datenmengen replizieren müssen.
Bandbreite
Mit zunehmendem Datenvolumen, das repliziert wird, steigen auch die Bandbreitenanforderungen, was die Netzwerkressourcen belasten kann.
Inkonsistente Daten
Bei der Replikation von Daten in einer verteilten Umgebung besteht die Gefahr, dass die Daten nicht mehr synchron sind, wenn Aktualisierungen nicht konsistent über alle Replikate hinweg durchgeführt werden. Dies kann zu inkonsistenten Daten führen und zusätzlichen Aufwand zur Lösung erfordern.
Anwendungsfälle der Datenbankreplikation
Es gibt zahlreiche Szenarien, in denen die Datenreplikation von Nutzen ist:
Lastverteilung
Durch die Replikation von Daten auf mehrere Server wird die Last auf diese Server verteilt, um die Gesamtleistung zu verbessern. Die Lastverteilung stellt sicher, dass kein einzelner Server durch zu viele Anfragen überlastet wird und das System auch bei hohem Traffic verfügbar und reaktionsfähig bleibt.
Datenspeicherung
Ein Data Warehouse ist ein zentrales Repository zur Speicherung großer Datenmengen aus verschiedenen Quellen. Durch die Replikation von Daten aus diesen Quellen in das Data Warehouse können Unternehmen ihre Daten zentral und strukturiert analysieren und Berichte erstellen.
Überregionaler Einsatz
Durch die Replikation von Daten in verschiedene Regionen können Unternehmen den Datenzugriff und die Redundanz verbessern. Fällt eine Region aus, kann weiterhin aus einer anderen Region auf die Daten zugegriffen werden. Außerdem kann das Vorhandensein von Daten in verschiedenen Regionen dazu beitragen, die Zugriffsgeschwindigkeit für Benutzer in verschiedenen Teilen der Welt zu verbessern.
Sicherung und Archivierung
Die Replikation von Daten auf Sekundärspeicher hilft Unternehmen, eine langfristige Kopie ihrer Daten zu erhalten. Dies ermöglicht ihnen einen einfachen Zugriff auf die Daten und stellt sicher, dass diese auch bei einem Ausfall des Primärspeichers nicht verloren gehen.
Datensynchronisation
Die Replikation von Daten zwischen mehreren Systemen trägt dazu bei, dass die Daten überall synchron, konsistent und aktuell bleiben. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen wie E-Commerce, wo dieselben Daten von mehreren Systemen aus zugänglich sein müssen.
Standortübergreifende Zusammenarbeit
Durch die Replikation von Daten zwischen verschiedenen Standorten können Unternehmen Daten in Echtzeit gemeinsam nutzen, was die Zusammenarbeit und Steigerung der Produktivität ermöglicht. Dies ist besonders nützlich für Unternehmen mit Teams an mehreren Standorten oder Unternehmen, die Daten mit Partnern oder Kunden austauschen müssen.
Lernmaterialien
Hier sind einige Lernmaterialien, die Ihnen helfen können, das Thema besser zu verstehen:
#1. Datenbankreplikation von Bettina Kemme
Dieses Buch hilft Ihnen, verschiedene Kontrollmechanismen für Nebenläufigkeit und Replikate sowie damit verbundene Probleme zu verstehen.
#2. Datenbankreplikation: Ein umfassender Leitfaden:
Dieses Buch bereitet Sie auf die Herausforderungen der Datenbankreplikation vor, indem es Ihre Fragen klärt und beantwortet.
Schlussfolgerung
Die Datenreplikation ist eine unterschätzte Strategie in der schnell wachsenden, datengesteuerten Welt von heute. Wenn Sie also ein Geschäftsinhaber sind, werden Sie von den Vorteilen positiv überrascht sein.
Mit der Zunahme der Anzahl von Quellen und Zielen müssen sich Unternehmen jedoch auf die damit verbundenen Herausforderungen vorbereiten. Aus diesem Grund kann eine zuverlässige, skalierbare Datenreplikationsstrategie für Sie von Nutzen sein.
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