تجزئة البيانات ونسخها المتماثل
تجزئة البيانات تقسم قاعدة البيانات عبر عقد متعددة لتحقيق قابلية التوسع، بينما يحافظ النسخ المتماثل على نسخ من البيانات على عدة عقد لضمان التوافر وأداء القراءة؛ ويحددان معًا كيفية توسع قاعدة البيانات الموزعة وتحملها للأعطال.
Definition
التجزئة (التفتيت أو التقطيع) تقسم صفوف أو أعمدة العلاقة عبر عقد متعددة بحيث تحتفظ كل عقدة بجزء من البيانات؛ ويخزن النسخ المتماثل نسخًا من نفس البيانات على عقد متعددة؛ وتحكم سياسات الوضع والنسخ المتماثل بشكل مشترك قابلية التوسع والتوافر وتوازن التحميل.
Scope
يغطي هذا الموضوع كيفية وضع البيانات عبر العقد: التجزئة الأفقية (التجزئة) حسب النطاق، أو التجزئة، أو القائمة، والتجزئة العمودية حسب العمود؛ استراتيجيات التجزئة بما في ذلك التجزئة المتسقة؛ ونماذج النسخ المتماثل — المتزامن مقابل غير المتزامن، والنسخ الاحتياطي الأساسي مقابل المتعدد الأساسي — جنبًا إلى جنب مع المقايضات بين الاتساق والتوافر التي تنطوي عليها. ويتناول كيف تمكن التجزئة التوازي وكيف يمكّن النسخ المتماثل تحمل الأخطاء. ويستبعد بروتوكولات الالتزام والتوافق التي تحافظ على اتفاق النسخ المتماثلة، والتي تعد موضوعًا مجاورًا.
Core questions
- كيف توزع التجزئة حسب النطاق والتجزئة والتجزئة حسب القائمة الصفوف عبر العقد؟
- متى تكون التجزئة العمودية مفضلة على التجزئة الأفقية؟
- كيف تحد التجزئة المتسقة من حركة البيانات عند إضافة العقد أو إزالتها؟
- ما هي المقايضات بين النسخ المتماثل المتزامن وغير المتزامن؟
- كيف يختلف النسخ المتماثل الأساسي-الاحتياطي والنسخ المتماثل المتعدد الأساسي في الاتساق والتوافر؟
Key concepts
- التجزئة الأفقية (التقطيع)
- التجزئة العمودية
- التجزئة حسب النطاق، التجزئة، والقائمة
- التجزئة المتسقة
- النسخ المتماثل المتزامن مقابل غير المتزامن
- النسخ المتماثل الأساسي-الاحتياطي
- النسخ المتماثل المتعدد الأساسي
- مفتاح التجزئة وتوازن التحميل
Key theories
- التجزئة الأفقية والعمودية
- توزع التجزئة الأفقية (التقطيع) صفوف الجدول عبر العقد بواسطة مفتاح تجزئة لتوزيع الحمل وتمكين المعالجة المتوازية، بينما تقسم التجزئة العمودية الجدول حسب الأعمدة؛ وتؤثر وظيفة التجزئة بشكل حاسم على توازن التحميل ومحلية الاستعلام.
- التجزئة المتسقة
- ترسم التجزئة المتسقة المفاتيح والعقد على حلقة بحيث يؤدي إضافة أو إزالة عقدة إلى نقل جزء صغير ومحدود فقط من المفاتيح، مما يجعلها تقنية أساسية للتجزئة في مخازن البيانات الموزعة المرنة.
- نماذج النسخ المتماثل والمقايضات
- يحافظ النسخ المتماثل المتزامن على نسخ متطابقة على حساب زمن الانتقال والتوافر تحت الأقسام، بينما يكون النسخ المتماثل غير المتزامن أسرع ولكنه يمكن أن يقدم بيانات قديمة؛ يركز النسخ الاحتياطي الأساسي الكتابات بينما يسمح النسخ المتماثل المتعدد الأساسي بالكتابة في أي مكان على حساب حل التعارضات.
Clinical relevance
التجزئة والنسخ المتماثل هما الأداتان اللتان تجعلان أنظمة البيانات قابلة للتوسع ومتاحة: يتيح التقطيع لقاعدة بيانات منطقية واحدة خدمة أعباء عمل لا يمكن لآلة واحدة التعامل معها، ويحافظ النسخ المتماثل على تشغيل الخدمات وسرعتها عبر الأعطال والمناطق، مما يجعل هذه التقنيات أساسية لكل منصة بيانات واسعة النطاق.
History
تمت دراسة التفتيت والنسخ المتماثل في أنظمة قواعد البيانات الموزعة المبكرة في أواخر السبعينيات والثمانينيات. تم اعتماد التجزئة المتسقة، التي قدمها كارغر وزملاؤه في عام 1997 لتخزين الويب المؤقت، لاحقًا بواسطة مخازن القيم الرئيسية القابلة للتوسع كخطة تجزئة، وقد شاعت خدمات الإنترنت الكبيرة التقطيع والنسخ المتماثل القويين لتحقيق المرونة والتوافر.
Key figures
- M. Tamer Özsu
- Patrick Valduriez
- David Karger
Related topics
Seminal works
- ozsu2011
- karger1997
Frequently asked questions
- ما الفرق بين التجزئة والنسخ المتماثل؟
- تقسم التجزئة البيانات بحيث تحتفظ كل عقدة بمجموعة فرعية مختلفة، مما يوزع التخزين والحمل لتحقيق قابلية التوسع. يحافظ النسخ المتماثل على نسخ من نفس البيانات على عقد متعددة لضمان التوافر وقراءات أسرع. تقوم معظم الأنظمة الكبيرة بكليهما: يتم تقسيم البيانات عبر العقد، ويتم نسخ كل جزء عدة مرات.
- لماذا نستخدم التجزئة المتسقة بدلاً من التجزئة العادية القائمة على التجزئة؟
- مع التجزئة العادية القائمة على المعامل، يؤدي تغيير عدد العقد إلى إعادة تعيين كل مفتاح تقريبًا، مما يتسبب في حركة بيانات هائلة. ترتب التجزئة المتسقة المفاتيح والعقد على حلقة بحيث تؤدي إضافة أو إزالة عقدة إلى إعادة تعيين المفاتيح القريبة من تلك العقدة فقط، مما يحافظ على تكلفة إعادة التوازن منخفضة مع نمو أو تقلص المجموعة.