Kaip išplėsti duomenų bazes?

Question

Accepted Answer

Duomenų bazės dažnai tampa **siaurais griebtu** sistemoms augant. Jų išplėtimas apima technikas, tokias kaip **replikacija** (kopijos skaitymo масштабирует ir pasiekiamumui), **sharding** (duomenų padalijimas keliuose serveriuose), **podėlis** ir tinkamo tipo duomenų bazės pasirinkimas.

## Replikacija — duomenų kopijos

```text
REPLICATION → maintain COPIES of the database across servers:
  → PRIMARY (writes) + REPLICAS (copies):
    - READ SCALING → direct reads to replicas (offload the primary) → handle more reads
    - AVAILABILITY → a replica can take over if the primary fails (failover)
  ⚠️ replication lag → replicas may be slightly behind (eventual consistency for reads)
→ great for READ-heavy workloads and availability (most apps are read-heavy)
```

## Sharding — duomenų padalijimas

```text
SHARDING → split (partition) data across MULTIPLE database servers (each holds a SUBSET):
  → distribute by a SHARD KEY (e.g. user ID) → each shard handles part of the data/load
  → scales WRITES and storage horizontally (beyond one server's capacity)
  ⚠️ complex: choosing a good shard key (even distribution), cross-shard queries are hard,
    rebalancing → significant complexity
→ for when data/write volume exceeds a single server (large scale)
```

## Kitos išplėtimo technikos

```text
✓ CACHING → cache query results / hot data (Redis) → big reduction in DB load (often the
  first and most impactful step)
✓ INDEXING & query optimization → make queries efficient (before scaling out)
✓ Read/write SPLITTING; connection pooling; denormalization (for read performance)
✓ Choose the right DATABASE (some scale horizontally more easily — NoSQL)
✓ Vertical scaling (bigger DB server) → simple first step, but limited
```

## Kodėl tai svarbu

Supratimas apie tai, kaip išplėsti duomenų bazes, yra vertingas, nes **duomenų bazė dažnai yra siaurasvieta** sistemoms augant, todėl jos išplėtimas yra kritinis, dažnas sistemos projektavimo iššūkis, todėl ši žinios yra svarbi.

Sistemoms augant, duomenų bazė dažnai tampa ribojančiu veiksniu (viena duomenų bazė gali tvarkyti tik tiek apkrovos ir duomenų), todėl duomenų bazės išplėtimas yra pagrindinis dėmesys.

Supratimas apie **replikaciją** — kopiųų palaikymą (pirminę rašymams ir replikas) skaitymo **skalės išplėtimui** (skaitymo nukreipimą į replikas pirminę atlaisvinimui, vertinga, nes dauguma aplikacijų yra skaitymo intensyvios) ir **pasiekiamumui** (replika prisiimti atmetę) — yra fundamentali, plačiai naudojama technika, kartu su replikacijos uždelsimu (galutinis nuoseklumas replikos skaitymams) – yra puikus.

Supratimas apie **sharding** — duomenų padalijimą keliuose serveriuose (kiekvienas turi pogrupį, paskirstytą pagal sharding raktą) norint **rašymus ir saugojimą** horizontaliai išplėsti už vieno serverio — yra būtinas labai dideliam masteliu, kartu su jo reikšmingais sudėtingumais (gero sharding rakto pasirinkimas, sunkūs tarpsharding klausimai, perrūšiavimas).

Supratimas apie **kitas technikas** — **podėlį** (dažnai pirmas ir pats daugiau poveikio žingsnis, dramatiškos mažinant duomenų bazės apkrovą), **indeksavimas ir užklausos optimizavimas** (efektyvūs užklausų darymas prieš masteliu išplėstą), skaitymo/rašymo padalijimas, denormalizacija, horizontaliai šalinamos duomenų bazės pasirinkimas, ir vertikalus skalES paprasta pirmasis žingsnis — suteikia pilną žemėlapį, su svarbia praktiniu išmintimi, kad podėlis ir optimizavimas dažnai ateina prieš sharding sudėtingumą.

Nes duomenų bazė yra paprastai išplėtimo siaurasvieta ir jos išplėtimas (replikacija skaitymams/pasiekiamumui, sharding rašymams/saugojimui, podėlis ir optimizavimas) yra kritinis, dažnas iššūkis, ir kadangi šių technikinės savybės ir jų sumaišymai yra svarbūs skalalaus sistemos projektavimui, supratimas apie tai, kaip išplėsti duomenų bazes, yra vertinga, praktiškai svarbi sistemos projektavimo žinios — kritiniu, dažnu siaurasvieta, centrinis tikram masteliu ir reikalaujantis replikacijos, sharding, podėlio ir optimizavimo supratimo valdyti duomenų bazės mastelį, kurį augančios sistemos neišvengiamai reikalinga.