Việc nhân bản cơ sở dữ liệu đa chủ (multi-master) hứa hẹn mang lại chén thánh của các hệ thống phân tán: nhiều cơ sở dữ liệu có thể cùng chấp nhận ghi dữ liệu đồng thời trong khi vẫn duy trì đồng bộ. Tiện ích mở rộng Spock mới được công bố cho PostgreSQL nhằm mục đích cung cấp chính xác khả năng này cho các phiên bản 15 trở lên. Tuy nhiên, cộng đồng nhà phát triển đang đặt ra những câu hỏi quan trọng về thực tế vận hành của các hệ thống như vậy, đặc biệt xoay quanh vấn đề then chốt về giải quyết xung đột.
Mối Quan Tâm Cốt Lõi: Điều Gì Xảy Ra Khi Hai Master Bất Đồng?
Câu hỏi cấp bách nhất từ các chuyên gia kỹ thuật tập trung vào việc giải quyết xung đột—cụ thể là điều gì xảy ra khi các nút cơ sở dữ liệu khác nhau cố gắng cập nhật cùng một bản ghi đồng thời. Đây không chỉ là mối quan tâm mang tính học thuật mà là một thách thức vận hành cơ bản đã gây khó khăn cho các hệ thống đa chủ trong nhiều thập kỷ.
Nếu cả hai nút phê duyệt một bản cập nhật trên cùng một khóa chính, điều gì sẽ xảy ra? Tôi không thấy chi tiết quan trọng này được mô tả trong README
Nhận xét này nắm bắt được sự lo ngại chính của cộng đồng. Khi nhiều phiên bản cơ sở dữ liệu có thể độc lập chấp nhận các thay đổi đối với cùng một dữ liệu, xung đột trở nên không thể tránh khỏi hơn là ngoại lệ. Tài liệu về Spock tiết lộ rằng hệ thống sử dụng tính nhất quán cuối cùng (eventual consistency) giữa các nút với một chính sách có thể cấu hình (ví dụ: last-writer-wins) để giải quyết xung đột, nhưng các quản trị viên cơ sở dữ liệu có kinh nghiệm biết rằng các phương pháp tiếp cận như vậy đi kèm với những sự đánh đổi đáng kể.
Các Phương Pháp Giải Quyết Xung Đột Được Đề Cập:
- Chính sách ghi-cuối-thắng (có thể cấu hình)
- Các Kiểu Dữ Liệu Nhân Bản Không Xung Đột (CRDTs) cho các trường tổng chạy
- Mô hình nhất quán cuối cùng giữa các nút
- Các chính sách giải quyết xung đột có thể cấu hình
Sự Hoài Nghi Được Kiểm Chứng Thực Tế Gặp Gỡ Giải Pháp Mới
Cuộc thảo luận cho thấy sự hoài nghi sâu sắc từ các chuyên gia đã vận hành các hệ thống đa chủ ở quy mô lớn. Một người bình luận tuyên bố thẳng thừng: Bạn không muốn đa chủ. Nếu bạn nghĩ bạn muốn, hãy suy nghĩ lại. Quan điểm này đến từ một người đã quản lý các cụm PostgreSQL đa chủ lớn và hiểu rõ các sự phức tạp trong vận hành.
Bối cảnh lịch sử làm tăng thêm trọng lượng cho những lo ngại này. Như một người bình luận khác lưu ý, Giải pháp đa chủ bên thứ ba cho postgres là một ý tưởng rất cũ, nó đã từng được thực hiện bằng Perl, ám chỉ đến dự án Bucardo không còn được duy trì tích cực. Điều này làm nổi bật cả mong muốn lâu dài về các giải pháp đa chủ cho PostgreSQL và những thách thức trong việc đưa chúng đến trạng thái sẵn sàng cho sản xuất.
Bất chấp sự hoài nghi, nhóm phát triển Spock chỉ ra các tính năng nâng cao như Conflict-free Replicated Data Types (CRDTs) cho các trường tổng hợp đang chạy (running sum fields) và các chính sách giải quyết có thể cấu hình như những cải tiến so với các nỗ lực trước đó. Các phương pháp tiếp cận kỹ thuật này nhằm mục đích cung cấp các công cụ tinh vi hơn để xử lý các thách thức vốn có của tính nhất quán dữ liệu phân tán.
Ứng Dụng Thực Tế Và Các Cân Nhắc Cẩn Thận
Vậy thì đa chủ có thể phù hợp trong những trường hợp nào, bất chấp những thách thức? Những người bình luận gợi ý các kịch bản mà việc ghi dữ liệu được phân vùng một cách tự nhiên, chẳng hạn như thông tin bán hàng theo địa lý, nơi khả năng xảy ra xung đột giảm đi khi các bản cập nhật được phân tách một cách hợp lý theo miền kinh doanh. Trong những môi trường được kiểm soát này, lợi ích về khả năng ghi cục bộ có thể lớn hơn chi phí phức tạp.
Việc triển khai Spock yêu cầu cấu hình cẩn thận, bao gồm cấu trúc bảng giống hệt nhau trên tất cả các nút, định nghĩa khóa chính phù hợp và kết nối mạng giữa các thành viên trong cụm. Tiện ích mở rộng này được xây dựng dựa trên khả năng nhân bản logic (logical replication) gốc của PostgreSQL nhưng bổ sung chức năng đa chủ mà cơ sở dữ liệu cốt lõi không cung cấp sẵn.
Như một chuyên gia có kinh nghiệm nhận xét, phần của một ứng dụng yêu cầu ngữ nghĩa đa chủ thường đủ nhỏ để có thể được xử lý tốt hơn hoàn toàn bên ngoài cơ sở dữ liệu, nơi kiến thức cụ thể về miền có thể đơn giản hóa việc tránh và giải quyết xung đột.
Yêu cầu Spock Multi-Master PostgreSQL:
- Phiên bản PostgreSQL 15 trở lên
- Tên bảng và schema giống hệt nhau trên tất cả các node
- Các cột và khóa chính giống nhau với kiểu dữ liệu khớp nhau
- Các ràng buộc CHECK và NOT NULL phải giống hệt hoặc linh hoạt hơn trên các node subscriber
- Tính năng tự động sao chép DDL yêu cầu các thiết lập postgresql.conf cụ thể
Điều Hướng Bối Cảnh Đa Chủ
Cuộc thảo luận xung quanh Spock làm nổi bật một sự căng thẳng cơ bản trong kỹ thuật hệ thống phân tán. Những lợi ích lý thuyết của việc nhân bản đa chủ—khả năng ghi được cải thiện, phân phối theo địa lý và khả năng chịu lỗi—phải được cân bằng với thực tế vận hành của việc quản lý xung đột và tính nhất quán dữ liệu.
Đối với các tổ chức đang cân nhắc Spock hoặc các giải pháp tương tự, sự khôn ngoan từ cộng đồng cho thấy nên tiến hành thận trọng, kiểm tra kỹ lưỡng các kịch bản xung đột và hiểu rõ các sự đánh đổi về tính nhất quán. Công nghệ tiếp tục phát triển, nhưng những thách thức cơ bản của sự đồng thuận phân tán vẫn còn đó.
Cuộc thảo luận về Spock đại diện cho nhiều hơn là sự tò mò thuần túy về kỹ thuật—nó phản ánh nỗ lực liên tục của ngành công nghiệp nhằm làm cho các cơ sở dữ liệu phân tán trở nên thiết thực hơn, đồng thời thừa nhận những sự phức tạp trong thế giới thực nảy sinh khi nhiều hệ thống có thể độc lập thay đổi cùng một dữ liệu.