Реплікація баз даних: як зберегти та розподілити важливу інформацію

Реплікація баз даних (Database Replication) — це процес, під час якого інформацію з бази даних, що розміщена на головному вузлі, копіюють до кількох інших вузлів у режимі реального часу або з невеликою затримкою.

Що треба знати, коли говоримо про реплікацію:

• База даних (Database) — система, що зберігає та структурує великі обсяги інформації: цифри, таблиці, звіти, зображення, відгуки клієнтів тощо.
• Вузол (Node) — фізичний сервер або віртуальна машина, яка містить одну або кілька копій баз даних. Може бути основним чи допоміжним.
• Основний вузол або видавець (Master/Primary Database) — центр системи. Він зберігає, оновлює та видаляє інформацію, надсилає її на репліки та змінює записані дані.
• Репліки або передплатники (Replicas/Slaves/Followers/Standbys) — допоміжні вузли. Вони отримують інформацію з основного вузла та зменшують навантаження на нього. Репліки можуть бути розташовані в інших дата-центрах або регіонах, часто доступні тільки для читання.

Читайте також: Система управління базами даних для малого та середнього бізнесу: як вибрати

Реплікація допомагає масштабуватися та підвищити продуктивність — розподілити навантаження та зчитувати більшу кількість інформації одночасно. При цьому зменшується час затримки — якщо репліки розміщені в інших містах чи країнах, то дані надсилаються з найближчої до користувача. Програми та системи, які залежать від бази даних, працюють швидше та ефективніше.

Реплікація також дає змогу зберігати критично важливу інформацію без ризику втратити дані. Бізнес використовує копії, аби швидко відновитися після збою чи кібератаки.

Читайте також: Тренди кібербезпеки 2025: як захистити бізнес

Реплікацію часто плутають з резервним копіюванням баз даних. У чому різниця? Резервні копії створюють, щоб зберегти інформацію та відновитися після збою. Реплікація також зберігає дані, але її першочергове завдання — розподілити навантаження та підвищити операційну ефективність.

Читайте також: Київстар запустив власний хмарний сервіс для українського бізнесу

Реплікації класифікують за кількістю інформації, яка зберігається на додаткових вузлах:

• Повна реплікація — всі дані копіюються з основного вузла на репліки в режимі реального часу. Ви маєте доступ до інформації, навіть якщо одна репліка виходить із ладу. Недолік методу — в кількості даних, які треба оновлювати паралельно. Навантаження збільшується, система працює повільніше.
• Часткова реплікація — основний вузол містить повну інформацію, а репліки — вибрану. Наприклад, у компанії є регіональні сервери, і кожен із них зберігає дані тільки про транзакції у своїй країні, а основний сервер бачить повну картину. Навантаження менше, але є ризик втратити інформацію.

Також реплікації відрізняються тим, як інформація передається з основного вузла на репліки, як вона зберігається та читається.

Реплікація Master-Slave

Один основний вузол зберігає й обробляє всю інформацію та вибирає, яку надсилати на додаткові вузли. Це найпоширеніший вид реплікацій — він простий у реалізації, без конфліктів запису.

Недолік — може бути складно масштабуватися, бо основний вузол всього один.

Реплікація Master-Master

Вузли можуть одночасно бути і головними, і репліками, залежно від того, що потрібно просто зараз. Масштабуватися легше, навантаження розподілене, але чим більше вузлів, тим складніша система. Потрібні механізми, що вирішать конфлікт, якщо інформація одночасно зміниться на різних вузлах. Дані передаються синхронно або асинхронно.

• Синхронна реплікація. Дані записують в основний вузол та додаткові одночасно. Інформація постійно узгоджується, але є ризики затримки.
• Асинхронна реплікація. Спочатку дані записують в основну базу даних, потім — передають на репліки. Продуктивність вища, але інформація може бути неузгоджена.

Ієрархічна реплікація Hierarchical Replication

Деревоподібна структура — один або кілька головних вузлів передають інформацію на додаткові, а ті — на наступний рівень. Це допомагає масштабуватися, добре підходить для територіально розподілених вузлів, але може призвести до затримок та проблем із синхронізацією.

Однорангова реплікація Peer-to-Peer

Схожа на Master-Master — кілька рівноправних вузлів працюють одночасно. Різниця в тому, що кожен вузол зберігає свою копію даних та має власний простір записів. Він бачить інформацію з інших вузлів, але дані не дублюються, конфлікту немає. 

Вид однорангової реплікації: реплікація кільця Ring Replication

Вузли з’єднані послідовно — кожен передає інформацію на наступний та отримує від попереднього. Всі вузли рівноправні, навантаження розподілене, але можливі затримки та розриви — якщо один вузол вийде з ладу, система потребуватиме часу, аби відновитися.

Уявімо: великий польський магазин товарів для собак виходить на ринки Чехії, Німеччини та Словаччини. Базу даних розміщено у варшавському дата-центрі, і спочатку магазин не робить репліки, а просто запускає рекламу на інші країни.

Що стається? Збільшується кількість запитів на сайт, сторінки завантажуються довше, Google знижує сайт у пошуковій видачі. Користувачі залишають кошики неоплаченими, бо не хочуть чекати. Бізнес ризикує втратити нові дані в пікові години роботи сайту.

Магазин створює репліки бази даних у кожній новій країні. Коли клієнт замовляє товар, зміни записуються в основний вузол та передаються на репліки. Запити на перегляд та пошук товарів, відео та зображення завантажуються з репліки країни, в якій знаходиться покупець. Якщо основний вузол перестає працювати, репліка стає основною.

Сайт працює швидше, користувач отримує миттєвий доступ до товарів — зростає конверсія та продажі.

Тут міг бути ґрунтовний коментар DevOps розробників Kyivstar.Tech, але всі наші експерти казали те саме: «Реплікація — це основа. Про неї нічого розповідати, просто робіть її і все». І ми з цим згодні 🙂

Читайте також: SDLC: як розробляється програмне забезпечення

Реплікація має багато переваг, та є і недоліки — вища вартість підтримки, складніша інфраструктура, більше навантаження на систему.

Рішення: перейти з локальних серверів на хмарні, щоб масштабуватися.

Якщо дані на репліках оновлюються не миттєво, користувач може бачити застарілу інформацію — наприклад, намагатися купити відсутній товар.

Рішення: використовувати асинхронну реплікацію для читання, синхронну — для критичних операцій.

Залишається ризик втратити дані, якщо на основному сервері станеться збій. Варто робити бекапи та регулярно перевіряти систему.