Galera Cluster: il cluster MariaDB in sintesi

Il fun­zio­na­men­to continuo e l’elevata di­spo­ni­bi­li­tà sono elementi in­di­spen­sa­bi­li nelle moderne soluzioni di gestione dei database proprio come le opzioni fles­si­bi­li di sca­la­bi­li­tà. Solo in questo modo si riesce a far fronte alle esigenze odierne ca­rat­te­riz­za­te da accessi altamente flut­tuan­ti e picchi di carico ina­spet­ta­ta­men­te elevati. L’obiettivo è di sod­di­sfa­re questi requisiti no­no­stan­te il budget minimo di­spo­ni­bi­le per i costi di in­fra­strut­tu­ra su base cloud.

Galera Cluster rap­pre­sen­ta un’ottima soluzione: la soluzione di clu­ste­ring mul­ti­ma­ster per i database si basa sulla replica sincrona ad alte pre­sta­zio­ni per fornire gli stessi dati in tempo reale a tutti i nodi ap­par­te­nen­ti a una rete di banche dati. Di­spo­ni­bi­le, tra le altre cose, per MariaDB, Galera Cluster ga­ran­ti­sce una perdita minima di dati e un’elevata af­fi­da­bi­li­tà. Nelle sezioni seguenti, sco­pri­re­te esat­ta­men­te come funziona la struttura di cluster MariaDB sulla base di Galera Cluster, i vantaggi di questa tec­no­lo­gia e dove viene uti­liz­za­ta.

Galera Cluster è un pacchetto software per sistemi operativi Linux che permette la creazione e la gestione di cluster MySQL, XtraDB e MariaDB. La base dell’ap­pli­ca­zio­ne cluster è lo storage engine InnoDB, ovvero il fork cor­ri­spon­den­te XtraDB. Anche il motore MyISAM è sup­por­ta­to in via spe­ri­men­ta­le ed è stato uti­liz­za­to per lungo tempo con MySQL e MariaDB come pre­de­ces­so­re di InnoDB. Galera Cluster im­ple­men­ta il principio della replica sincrona durante la me­mo­riz­za­zio­ne dei dati nei vari nodi di cluster in­di­pen­den­ti: tutti i processi di copia e le modifiche ai dati me­mo­riz­za­ti vengono eseguiti si­mul­ta­nea­men­te su tutte le unità di me­mo­riz­za­zio­ne primarie e se­con­da­rie, in modo che i dati di tutti i nodi siano sempre ag­gior­na­ti e non dif­fe­ri­sca­no tra di loro.

Un Galera Cluster di base è co­sti­tui­to da tre nodi (gli svi­lup­pa­to­ri di solito rac­co­man­da­no un numero dispari). Se un nodo si arresta durante la tran­sa­zio­ne dei dati, ad esempio a causa di problemi di rete o di un sistema difettoso, gli altri due nodi sono ancora suf­fi­cien­ti per portarla a termine con successo.

La ca­rat­te­ri­sti­ca di un cluster MariaDB basato su Galera Cluster è che tutti i nodi della rete di­spon­go­no sempre degli stessi dati. Il software cluster elimina la di­stin­zio­ne classica tra master (server scri­vi­bi­le) e slave (server di sola lettura) dei server di database: come utente, è possibile scrivere dati su qualsiasi nodo di ar­chi­via­zio­ne. Suc­ces­si­va­men­te questi dati vengono inoltrati au­to­ma­ti­ca­men­te a tutti gli altri par­te­ci­pan­ti al cluster. Questa proprietà è detta anche mul­ti­ma­ster.

Al fine di garantire questo scambio fles­si­bi­le di dati, Galera Cluster utilizza un processo sincrono di replica basato sullo scambio di cer­ti­fi­ca­ti durante la gestione. Quando i dati vengono replicati, cioè scritti in uno dei database del cluster, nel MariaDB Galera Cluster si applicano i due seguenti principi di base:

1. a ogni tran­sa­zio­ne di database viene assegnato un numero univoco di sequenza. Prima di au­to­riz­za­re un nodo cluster alle ri­spet­ti­ve modifiche al database, confronta questo numero di sequenza con il numero dell’ultima tran­sa­zio­ne con­fer­ma­ta. Nel corso di questo controllo, tutti i nodi arrivano sempre allo stesso risultato (“Tran­sa­zio­ne con­fer­ma­ta” o “Tran­sa­zio­ne rifiutata”). Il nodo che ha avviato la tran­sa­zio­ne lo comunica al client.
2. Con ogni tran­sa­zio­ne vengono ag­gior­na­te tutte le repliche del database. Pertanto, se una tran­sa­zio­ne viene con­fer­ma­ta dopo la cer­ti­fi­ca­zio­ne, vengono mo­di­fi­ca­ti di con­se­guen­za anche i dati di tutti gli altri nodi. Solo nel caso in cui un nodo Galera Cluster presenti un problema ne consegue la sua tem­po­ra­nea esclu­sio­ne dalla replica sincrona.

Abbiamo già accennato ai prin­ci­pa­li vantaggi di un Galera Cluster MariaDB: il passaggio a questa tec­no­lo­gia cluster offre una me­mo­riz­za­zio­ne dati fles­si­bi­le con la massima af­fi­da­bi­li­tà e di­spo­ni­bi­li­tà che una con­fi­gu­ra­zio­ne MariaDB tra­di­zio­na­le non può garantire.

Grazie alla replica sincrona, non sarà più ne­ces­sa­rio ve­ri­fi­ca­re l’ag­gior­na­men­to di tutte le unità di storage coinvolte. Galera Cluster aggiorna au­to­ma­ti­ca­men­te ogni unità di database con le ultime modifiche, eli­mi­nan­do la necessità di copiare ma­nual­men­te o di con­fi­gu­ra­re complesse strategie di backup. L’approccio mul­ti­ma­ster consente inoltre di con­trol­la­re qualsiasi server di database MariaDB coinvolto se si desidera scrivere, mo­di­fi­ca­re o eliminare i dati. Dal momento che i nodi possono essere po­si­zio­na­ti in modo mirato nelle vicinanze dei client, la latenza ri­sul­tan­te può essere ridotta al minimo.

Un ulteriore vantaggio di un cluster MariaDB basato su Galera Cluster è l’ottimo supporto cloud di tale ar­chi­tet­tu­ra: avete tutti gli strumenti per una sca­la­bi­li­tà delle risorse del database fles­si­bi­le e basata su cloud. Anche la di­stri­bu­zio­ne dei dati a diversi data center non co­sti­tui­sce un problema, poiché è suf­fi­cien­te inviare ogni tran­sa­zio­ne una sola volta a ciascuno di questi.

Un Galera Cluster MariaDB è un’ottima soluzione per gestire il proprio database grazie alle ca­rat­te­ri­sti­che e ai vantaggi sopra citati. Nello specifico, questa con­fi­gu­ra­zio­ne di cluster viene uti­liz­za­ta nei seguenti casi d’uso:

La di­stri­bu­zio­ne delle ope­ra­zio­ni di scrittura sull’intero cluster consente un utilizzo ottimale delle risorse di scrittura di­spo­ni­bi­li. Dopo l’ela­bo­ra­zio­ne iniziale di una tran­sa­zio­ne client, tutti i nodi a cui viene inoltrata questa tran­sa­zio­ne devono solo re­gi­stra­re le modifiche apportate. Il metodo di replica del Galera Cluster, quindi, ga­ran­ti­sce ge­ne­ral­men­te una velocità di scrittura si­gni­fi­ca­ti­va­men­te più elevata rispetto a quella fornita da una normale con­fi­gu­ra­zio­ne del database, rendendo questa tec­no­lo­gia cluster par­ti­co­lar­men­te in­te­res­san­te per le ap­pli­ca­zio­ni ad alta intensità di scrittura.

Anche in una WAN (Wide Area Network) come Internet, il principio di replica sincrona di Galera Cluster funziona senza problemi. Si verifica un piccolo ritardo (ritardo di tra­smis­sio­ne) pro­por­zio­na­le al tempo di consegna dei pacchetti (RTT, Packet Turn around Time) della rete, che influisce però soltanto sul processo di conferma delle tran­sa­zio­ni di database in entrata. Un cluster MariaDB nel cloud è quindi uno dei casi d’uso più in­te­res­san­ti.

Il principio del disaster recovery è stret­ta­men­te correlato all’ar­chi­via­zio­ne generale e alla gestione dei dati nel cloud. Qui i dati vengono me­mo­riz­za­ti in un data center separato per avere una copia completa dei dati pronta per il ri­pri­sti­no in caso di emergenza. In questo caso, sebbene Galera Cluster inoltri i dati di replica, non li fornisce per l’ela­bo­ra­zio­ne delle tran­sa­zio­ni client. Se dovesse essere ne­ces­sa­rio eseguire un ri­pri­sti­no, la parte di disaster recovery del cluster MariaDB viene tem­po­ra­nea­men­te impostata come istanza primaria per ridurre al minimo i tempi di inat­ti­vi­tà.