راهنمای ساده رپلیکیشن در پستگرس ( Postgres Replication )

رپلیکیشن ( Replication ) یا تکثیر یکی از امکانات مهم پایگاه داده ها و به خصوص پستگرس PostgreSQL است که به شما این امکان را می‌دهد تا داده‌های یک پایگاه داده را به صورت همزمان در پایگاه داده‌های دیگر کپی کنید. این ویژگی برای برنامه‌نویسانی که به تازگی با مدیریت پایگاه داده آشنا شده‌اند، ابزار مفیدی برای بهبود عملکرد، افزایش دسترس‌پذیری، و حفاظت از داده‌ها محسوب می‌شود. در این مقاله، ابتدا مفهوم رپلیکیشن ( Replication ) را تعریف می‌کنیم، سپس کاربردها و مزایای آن را بررسی می‌کنیم و در نهایت انواع رپلیکیشن در پستگرس ( Postgres Replication ) و نحوه راه‌اندازی آن را توضیح می‌دهیم.

رپلیکیشن ( Replication ) چیست ؟

رپلیکیشن ( Replication ) به معنای کپی کردن داده‌ها از یک پایگاه داده اصلی (Primary) به یک یا چند پایگاه داده دیگر (Replica) است. این فرآیند به طور خودکار و همزمان انجام می‌شود و تضمین می‌کند که تمام تغییرات در پایگاه داده اصلی به پایگاه داده‌های Replica منتقل شوند.

مثال ساده: فرض کنید شما یک فروشگاه آنلاین دارید و پایگاه داده‌ای دارید که تمام اطلاعات سفارشات مشتریان در آن ذخیره می‌شود. اگر این پایگاه داده خراب شود، چه اتفاقی می‌افتد؟ بدون رپلیکیشن ( Replication )، تمام اطلاعات شما ممکن است از دست برود. اما اگر از رپلیکیشن ( Replication ) استفاده کنید، یک نسخه پشتیبان از داده‌ها در یک پایگاه داده دیگر خواهید داشت. علاوه بر این، اگر فروشگاه شما تعداد زیادی مشتری داشته باشد و تمام آن ها نیاز به اطلاعاتی از پایگاه داده شما را داشته باشند، پایگاه داده شما تحت فشار بار زیادی قرار میگیرد. با استفاده از این تکنیک می‌توانید کوئری‌های مربوط به خواندن اطلاعات را به پایگاه داده‌های Replica هدایت کنید و عملکرد سیستم را بهبود ببخشید.

ویژگی مهم: در فرآیند Replication، فقط پایگاه داده اصلی (Primary) توانایی نوشتن داده‌ها را دارد و پایگاه داده‌های Replica تنها برای خواندن داده‌ها استفاده می‌شوند. این ساختار تضمین می‌کند که داده‌ها هماهنگ و یکپارچه باقی بمانند.

کاربردهای رپلیکیشن در پستگرس ( Postgres Replication )

Replication در PostgreSQL برای اهداف مختلفی استفاده می‌شود، از جمله:

1. افزایش دسترس‌پذیری (High Availability): اگر پایگاه داده اصلی به هر دلیلی در دسترس نباشد، می‌توانید از نسخه Replica برای ادامه فعالیت استفاده کنید. مثال: فرض کنید پایگاه داده اصلی فروشگاه شما به دلیل خرابی سخت‌افزار از دسترس خارج شده است. با داشتن یک نسخه Replica، سیستم می‌تواند به صورت خودکار به آن سوئیچ کند و مشتریان متوجه هیچ مشکلی نشوند.
2. توزیع بار (Load Balancing): می‌توانید کوئری‌های خواندنی (Read Queries) را به پایگاه داده‌های Replica هدایت کنید و بار پایگاه داده اصلی را کاهش دهید. مثال: اگر روزانه هزاران کاربر به فروشگاه شما مراجعه کنند، می‌توانید گزارشات آماری یا جستجوهای محصول را به پایگاه داده‌های Replica اختصاص دهید و پایگاه داده اصلی را برای عملیات حساس‌تر حفظ کنید.
3. بازیابی داده‌ها (Disaster Recovery): در صورت وقوع خرابی یا از دست رفتن داده‌ها، می‌توانید داده‌ها را از Replica بازیابی کنید.
4. آزمایش و توسعه: می‌توانید از Replica برای آزمایش تغییرات در پایگاه داده استفاده کنید بدون این که به داده‌های اصلی آسیبی برسد.

مزایای استفاده از رپلیکیشن در پستگرس ( Postgres Replication )

1. افزایش قابلیت اطمینان: داده‌ها در مکان‌های مختلف ذخیره می‌شوند و از خطر از دست رفتن داده‌ها جلوگیری می‌شود.
2. بهبود عملکرد: با توزیع کوئری‌های خواندنی به Replicaها، عملکرد کلی پایگاه داده بهبود می‌یابد.
3. پشتیبان‌گیری بلادرنگ: نیازی به پشتیبان‌گیری دستی مداوم نیست زیرا داده‌ها به صورت بلادرنگ به پایگاه داده‌های دیگر کپی می‌شوند.
4. مقیاس‌پذیری: می‌توانید پایگاه داده را برای مدیریت حجم بالای ترافیک مقیاس دهید.

انواع رپلیکیشن در پستگرس ( Postgres Replication )

پستگرس چندین نوع Replication ارائه می‌دهد که هر کدام برای نیازهای خاصی طراحی شده‌اند:

1. Streaming Replication

در این روش، داده‌ها به صورت بلادرنگ از پایگاه داده اصلی به پایگاه داده Replica ارسال می‌شوند. این روش معمولاً برای سناریوهایی که نیاز به همگام‌سازی سریع دارند استفاده می‌شود.

ویژگی‌ها:

• همگام‌سازی بلادرنگ.
• برای توزیع بار خواندنی مناسب است.

مثال: فرض کنید یک اپلیکیشن بانکی دارید که کاربران زیادی از آن استفاده می‌کنند. عملیات خواندن اطلاعات حساب کاربران می‌تواند به پایگاه داده‌های Replica هدایت شود تا فشار از روی پایگاه داده اصلی برداشته شود.

برای انجام اینکار باید تنظیمات زیر را در فایل postgresql.conf اعمال کنید:

wal_level = replica
max_wal_senders = 5

2. Logical Replication

این روش به شما امکان می‌دهد داده‌ها را در سطح جدول (Table-Level) تکثیر کنید. مناسب برای انتقال داده بین پایگاه داده‌های مختلف است.

ویژگی‌ها:

• امکان فیلتر کردن داده‌ها.
• مناسب برای مهاجرت داده‌ها.

مثال: فرض کنید داده‌های مربوط به کاربران را می‌خواهید به یک سیستم دیگر منتقل کنید که فقط شامل اطلاعات خاصی از کاربران باشد.

CREATE PUBLICATION my_publication FOR TABLE users;

3. Synchronous Replication

در این روش، پایگاه داده اصلی منتظر تأیید از Replica می‌ماند قبل از این که تراکنش‌ها را نهایی کند. این روش برای اطمینان از این که هیچ داده‌ای از دست نمی‌رود استفاده می‌شود.

ویژگی‌ها:

• امنیت بالاتر.
• مناسب برای سیستم‌های حساس به از دست دادن داده.

مثال: در یک سیستم مالی که از دست رفتن داده‌ها قابل قبول نیست، از این روش استفاده می‌شود.

4. Asynchronous Replication

در این روش، پایگاه داده اصلی نیازی به تأیید Replica ندارد. بنابراین عملکرد بالاتری دارد اما ممکن است خطر از دست رفتن داده‌ها وجود داشته باشد.

ویژگی‌ها:

• عملکرد سریع‌تر.
• مناسب برای سیستم‌هایی که حساسیت کمتری به از دست دادن داده دارند.

مثال: برای وب‌سایت‌های خبری که عملکرد سریع‌تر مهم‌تر از از دست دادن داده‌های جزئی است، می‌توانید از این روش استفاده کنید.

راه‌اندازی رپلیکیشن در پستگرس ( Postgres Replication )

مراحل اصلی:

1. پیکربندی پایگاه داده اصلی

فایل postgresql.conf را ویرایش کنید:

wal_level = replica
max_wal_senders = 3

فایل pg_hba.conf را برای دسترسی Replica تنظیم کنید:

host replication all 192.168.1.0/24 md5

2. راه‌اندازی پایگاه داده Replica

ابتدا داده‌های اولیه را از پایگاه داده اصلی کپی کنید:

pg_basebackup -h 192.168.1.10 -D /var/lib/postgresql/replica -U replication -Fp -Xs -P

سپس فایل recovery.conf را ایجاد کنید:

standby_mode = 'on'

primary_conninfo = 'host=192.168.1.10 port=5432 user=replication password=yourpassword'

3. راه‌اندازی سرویس

سرویس PostgreSQL را در Replica راه‌اندازی کنید:

systemctl start postgresql

نکات کلیدی برای مدیریت رپلیکیشن در پستگرس ( Postgres Replication )

نظارت مداوم: با استفاده از ابزارهایی مانند pg_stat_replication می‌توانید وضعیت Replication را بررسی کنید:

SELECT * FROM pg_stat_replication;

امنیت: اطمینان حاصل کنید که ارتباطات بین پایگاه داده اصلی و Replica امن است.

بازیابی: در صورت وقوع خطا، از پایگاه داده Replica به عنوان منبع پشتیبان استفاده کنید.

رپلیکیشن در پستگرس ( Postgres Replication ) یک ابزار قدرتمند برای افزایش کارایی، اطمینان و انعطاف‌پذیری پایگاه داده است. با درک انواع مختلف Replication و نحوه پیکربندی آن، می‌توانید سیستم‌های پایگاه داده‌ای مقیاس‌پذیر و پایدار بسازید. برای شروع، از Streaming Replication به عنوان یک گزینه ساده و کارآمد استفاده کنید و به تدریج سایر روش‌ها را بررسی کنید. شما می توانید از دیگر مقالات سایت Evolearn | ایوولرن دیدن کنید.