NoSQL データベースでのレプリケーション係数の設定

公開: 2022-12-15

NoSQL では、レプリケーションファクターは、クラスター全体で維持されるデータのコピーの数です。レプリケーション係数は、データベース、コレクション、またはファイルレベルで設定できます。レプリケーション係数は、データのパフォーマンスと可用性の両方に影響するため、NoSQL データベースをセットアップする際に考慮すべき重要な要素です。レプリケーション係数が高いほど、データの可用性が高くなりますが、より多くのリソースが必要になり、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。

Cassandra の主な機能は、単一の障害点なしで複数のノードにデータを保存できることです。 Cassandra で使用できる 2 つのレプリケーション戦略は、SimpleStrategy と NetworkTopologyStrategy です。ノードは、Gossip プロトコルを使用して相互にデータを交換します。このチュートリアルでは、 Cassandra アーキテクチャコンポーネントについて学習します。 NetworkTopologyStrategy の各データセンターには、個別のレプリカを割り当てることができます。ノードの成功が確認されると、応答するノードの数が決定されます。ノードのダウンやその他の問題が原因で 2 つのレプリカが失われた場合、組み込みの修復メカニズムによって行の整合性が保たれます。

MongoDB でレプリケートされると、同じデータセットを維持する複数のインスタンスが存在します。レプリカセットには、データを保持する複数のノードと、アービターである 1 つのノードがあります。一般に、データを保持するノードの 1 つまたは両方がプライマリノードと見なされ、残りのノードはセカンダリノードと見なされます。

Cassandra のレプリケーションファクターとは何ですか?

Cassandra のレプリケーション係数は、特定のデータのコピーが保存されているサーバーの数です。 Cassandra のデフォルトのレプリケーション係数は 3 です。これは、すべてのデータが 3 つの異なるサーバーに保存されることを意味します。

データのコピー数は、レプリケーションファクターと呼ばれます。クライアントの動作は一貫性レベルで定義されます。このバージョンには、さまざまな一貫性レベルオプションが含まれており、一部のバリアントには十分な場合があります。これらのオプションの詳細については、Datastax のドキュメントを参照してください。書き込みと読み取りには多数のノードが必要なため、QUORUM はクライアントの動作に大きな影響を与えます。 WC=ONE を使用する場合、単一のレプリカが書き込まれるノードも稼働していれば、書き込みは成功します。レプリカを保存する必要がないか、十分なレプリカが利用可能であると仮定すると、ノードがダウンしても一部の読み取りと書き込みは成功する可能性があります。ノードがダウンしている場合は、プロセスの最初に戻る必要がある場合があります。

レプリケーション戦略により、クラスター内の 1 つのノードに障害が発生した場合でも、データを少なくとも 2 つの他のノードにレプリケートできます。ノードを追加するか、各ノードのレプリカの数を増やすことで、レプリケーションファクターを増やすことができます。つまり、デフォルトのレプリケーション係数は、データがクラスター全体に均等に分散されていると仮定して決定されます。データが均等に分散されていない場合は、レプリケーション戦略の変更を検討する必要がある場合があります。大量のデータが 1 つの場所にクラスター化されている場合、高い信頼性を維持するために、その場所のレプリカの数を増やすことができます。レプリケーションとさまざまなレプリケーション戦略について学習した後、HDFS を使用してデータを保存する方法を学習するときが来ました。

Cassandra のレプリケーション戦略とは?

レプリケーション戦略は、必要な数のノードに実装できます。 Cassandra はレプリカを複数のノードに保存して、フォールトトレランスと信頼性の両方を確保します。レプリケーション戦略は、レプリカが配置される場所に基づいています。クラスター内のレプリカの数は、レプリケーションファクターと呼ばれます。

Cassandra での値の重複

重複する値は以前の値を上書きする可能性があるため、Cassandra は、それらが正しくない場合、将来の読み取りでエラーが発生する可能性があります。主キーに重複する値が存在する場合、C* はそれらを明確に禁止するのではなく、代替として使用することを許可します。一般に、値の重複を避けることは、Cassandra での将来の問題を回避するための最良のオプションです。

デフォルトのレプリケーションの係数とは?

特定のシステムの標準的な複製係数は 3 です。両当事者が共有する同じデータノードの 2 つのコピーはありません。

少なくとも 2 つのレプリケーションファクターを維持する必要がありますが、4 つ以下にする必要があります。この推奨事項を作成するために、パフォーマンスとフォールトトレランスの両方を考慮します。レプリケーションファクター 3 と 4 の間には必要なバランスがあります。多くのクラウドプロバイダーは 3 つのデータセンターと 1 つのアベイラビリティゾーンを提供しており、使いやすい数になっています。

複製因子タンパク質: Hadoop の縁の下の力持ち

複製因子は、DNA複製に関与するタンパク質です。複製因子タンパク質は、 Hadoop クラスターのノードにあります。ノードが起動すると、複製因子タンパク質に必要な複製 DNA がロードされます。複製因子タンパク質は、一度にコピーされるコピーの数を制御することにより、DNA 複製のプロセスを制御する役割を果たします。

Cassandra のレプリケーションファクターはどこで設定されますか?

レプリケーション係数は、Cassandra のキースペースレベルで設定されます。これは、キースペースを作成するときに、そのキースペースの複製係数を指定することを意味します。キースペースの複製係数はいつでも変更できます。

Cassandra は、信頼性とフォールトトレランスを確保するために、複数のノードでデータのレプリカを維持します。 Cassandra クラスター内のキースペースのレプリカの数は、そのレプリケーションファクターと呼ばれます。各データセンターに 3 つ以上の Cassandra ノードがある実稼働システムでは、Edge キースペースはそのレプリケーションファクターの 3 倍でレプリケートされると想定されます。 Cassandra ノードが 3 つある Edge 本番環境では、3 要素のレプリケーション要素が使用されます。キースペースは、一貫性レベル 1 で定義できます。すべてのデータセンターが Cassandra の QUORUM 値を整合性レベルとして使用した場合、すべての読み取り/書き込み操作を検証する必要があります。

ライブクラスターのレプリケーションファクターを変更できますか?

ライブクラスターのレプリケーションファクターを変更できますか? はい。ただし、既存のデータのレプリカ数を変更するには、完全な修復 (またはクリーンアップ) が必要です。 alter-keyspace-statement> 目的のキースペースを取得するために必要なレプリケーションファクタ (たとえば、cqlsh) を変更します。

レプリケーションの利点: パフォーマンスを向上させるためにレプリケーションを使用する理由

データに関して言えば、ほとんどの人はレプリケーションを、データのコピーの 1 つに障害が発生した場合にどこかに複数のコピーがあることを保証する方法と考えています。複製することでパフォーマンスを向上させることもできます。
たとえば、データベースが多数のサーバーに分散されている場合、複製を使用すると、すべてのデータを常に最新の状態に保つことができます。その結果、データの種類とサーバー上の場所によっては、データの取得または書き込みが容易になる場合があります。
プライマリサーバーは、読み取りと書き込みの待機時間をレプリケートすることで恩恵を受けます。アプリケーションのパフォーマンスを向上させたい場合は、レプリケーションを使用してレプリカセットのセカンダリノードからデータを読み取ることを検討してください。データが一次サーバーに遅れて到着したとしても、顧客は最終的にこの方法で一貫したデータを取得できるようになります。

Kafkaのレプリケーションファクターとは

Kafka レプリケーション係数の例は、複数のブローカー間で転送されるデータのコピーの数です。ブローカが失敗したり、リクエストを処理できなくなったりした場合、データレプリケーションにより、データの高可用性とデータの損失が確実に維持されます。

最高レベルのデータ可用性を確保するには、データ複製が必要です。セキュリティの観点から、1 より大きい複製係数をお勧めします。 Kafka の各トピックパーティションは複数回再作成されます。ブローカーの 1 つに障害が発生した場合、残りのブローカーは相互にデータを回復できます。データの書き込みと取得の際、Kafka ではプロデューサーが書き込みと取得のイベントで確認応答を指定できます。プロデューサーは、プロジェクトの重大度と要件に基づいて、プロジェクトを承認する方法を決定できます。 Kafka を運営する飼育係がリーダーとフォロワーを決定します。

Kafka のリーダーは、同期レプリカのリストを使用して定期的にステータスをチェックします。特定のパーティションを n 個に分割することもできます (ただし、特定のパーティションを n 個に分割し、ISR を 1 つずつ分割できることに注意してください)。プロデューサーにパーティション 0 に関連付けられたデータがある場合、プロデューサーはそれをブローカー 1 に送信し、ブローカー 1 はそこからパーティション 2 (ISR) の操作を読み書きします。

Kafka クラスターの効率を向上させたい場合は、レプリケーションファクターを増やすことを検討してください。 Kafka クラスターには、送信されるデータごとに少なくとも 3 つのレプリカが必要であり、その結果、レプリケーションファクターは 3 になります。パーティションのレプリケーションファクターを増やす前に、まずカスタムの再割り当て json ファイルを作成する必要があります。ファイルには次の情報が含まれている必要があります。コンピュータのパーティションに必要なレプリカの数。このページの情報は、情報提供のみを目的として提供されています。追加のレプリカの場所を以下に示します。追加のレプリカには、ユーザー名とパスワードでログインしてアクセスできます。 kafka-reassign-partitions ツールを使用して、特定のパーティションのレプリケーションファクターを増やすことができます。最初のステップは、カスタム再割り当て json ファイルで追加のレプリカを指定し、次に –execute オプションを使用してそれを実行することです。これはすべて、クラスターの可用性を高めるためのものです。レプリケーション係数を増やすと、データが常に利用可能であることを保証できます。

Cassandra のレプリケーションファクター

Cassandra のレプリケーション係数は、クラスター内の複数のノードに保存されているデータの各行のコピーの数です。レプリケーション係数は、データを失うことなくいつでも変更できます。

以下は、Cassandra でサポートされているレプリケーション戦略クラスオプションの種類です。 SimpleStrategy は、複数のノードが複数のラックで動作することを可能にする効率的なデータセンターソリューションです。これは、システムなどの内部目的でレプリケーション戦略を使用する戦略ですが、sys_auth キースペースは内部キースペースです。システムキースペースは画面の右上隅にあり、列ファミリー、列、およびクラスターに関する情報が表示されます。 system_auth キースペースは、認証情報、ユーザー資格情報、および権限で構成されます。レプリケーション戦略は、必要に応じてさまざまなデータセンターにデータの複数のコピーを格納できるようにする戦略です。 NetworkTopologyStrategy が役立つ理由の 1 つは、複数のレプリカを複数のサーバーに配置する必要がある場合です。

Cassandra でレプリケーションファクター (rf) が設定されている場所

複製係数 (rf) は、cassandra のキースペースレベルで設定されます。これは、キースペースを作成するときに、そのキースペースの複製係数を指定することを意味します。レプリケーション係数は、クラスター内のさまざまなノードに保存されるデータの各行のコピーの数を制御します。