Read Replicas для масштабирования чтения

Read Replicas — это копии основного экземпляра RDS, которые получают обновления посредством асинхронной репликации. В отличие от standby-экземпляра Multi-AZ, Read Replicas доступны для запросов SELECT, что позволяет распределять трафик чтения и снижать нагрузку на основную базу данных.

Read Replicas поддерживаются для MySQL, PostgreSQL, MariaDB, Oracle (с Active Data Guard) и всех редакций Aurora. Для Aurora MySQL и Aurora PostgreSQL можно создать до 15 Read Replicas, а для стандартных RDS MySQL и PostgreSQL — до 5.

Чтобы создать Read Replica, в исходном экземпляре должны быть включены автоматические резервные копии (срок хранения должен быть больше 0). AWS создаёт снимок основного экземпляра, восстанавливает его в новом экземпляре DB и настраивает асинхронную репликацию с основного экземпляра.

Каждая Read Replica получает собственную конечную точку DNS. Приложение необходимо обновить, чтобы направлять операции чтения на конечные точки реплик. Средства управления пулами подключений или платформы приложений с разделением операций чтения и записи могут автоматически направлять запросы SELECT на реплики.

Поскольку репликация является асинхронной, Read Replicas могут отставать от основного экземпляра на несколько миллисекунд или секунд в зависимости от объёма операций записи. Это называется задержкой репликации. Отслеживать её можно с помощью метрики CloudWatch ReplicaLag.

Приложения должны быть спроектированы так, чтобы учитывать согласованность в конечном счёте при чтении с реплик. Например, после добавления записи немедленное чтение с реплики может ещё не вернуть новую строку. Для согласованности чтения после записи конкретный запрос чтения необходимо направить обратно на основной экземпляр.

RDS поддерживает создание Read Replicas в другом регионе AWS, что позволяет масштабировать чтение по всему миру и использовать реплики для аварийного восстановления. Репликация между регионами выполняется через общедоступный интернет или AWS Global Accelerator, а задержка репликации выше, чем внутри одного региона, из-за сетевой задержки.

Реплики между регионами полезны в следующих случаях: необходимо обслуживать пользователей в другом регионе с меньшей задержкой, требуется готовая резервная копия для DR в другом регионе, которую можно повысить до основного экземпляра, или нужно перенести аналитические запросы с рабочей среды.

Повышение Read Replica разрывает связь репликации и превращает её в независимый основной экземпляр DB, доступный для записи. Это используется в сценариях аварийного восстановления, когда исходный основной экземпляр недоступен, или когда требуется обновить реплику до другой версии движка и использовать её как новый основной экземпляр.

Повышение необратимо: после повышения экземпляр больше не может быть репликой. Перед повышением убедитесь, что реплика максимально синхронизирована с основным экземпляром и имеет минимальную задержку, чтобы свести к минимуму потерю данных. После повышения измените строку подключения приложения, указав конечную точку нового основного экземпляра.

На экзамене SAA-C03 крайне важно различать Read Replicas и Multi-AZ:

• Если в сценарии требуется повысить производительность чтения или масштабировать чтение → Read Replicas
• Если в сценарии требуется автоматическое переключение или высокая доступность → Multi-AZ
• Если в сценарии требуется и то и другое → Multi-AZ для основного экземпляра и Read Replicas

Также запомните: standby-экземпляры Multi-AZ НЕ обслуживают операции чтения; Read Replicas НЕ обеспечивают автоматическое переключение (для реплик, не относящихся к Aurora, необходимо выполнять повышение вручную).

Aurora обрабатывает Read Replicas иначе, чем стандартный RDS. Aurora использует общий распределённый уровень хранения, поэтому реплики обращаются к тем же базовым страницам данных, что и основной экземпляр. Благодаря этому задержка репликации Aurora минимальна (обычно менее 100 мс), и каждая реплика может обслуживать трафик чтения.

Aurora предоставляет конечную точку чтения, которая распределяет подключения между всеми доступными экземплярами реплик. Приложение подключается к конечной точке чтения, а Aurora автоматически распределяет операции чтения. Если реплика выходит из строя, она удаляется из пула чтения, не влияя на конечную точку.

В Aurora, если основной экземпляр (экземпляр записи) выходит из строя, Aurora автоматически повышает одну из Read Replicas до основного экземпляра примерно за 30 секунд — значительно быстрее, чем выполняется переключение Multi-AZ в стандартном RDS. Повышенная реплика сразу начинает принимать операции записи через конечную точку записи кластера.

Aurora поддерживает уровни приоритета переключения (0–15), позволяющие управлять тем, какая реплика будет повышена первой. Назначайте более высокий приоритет (уровень 0) репликам на экземплярах большего класса или в предпочтительных AZ.

Типичная архитектура масштабирования чтения направляет трафик через Application Load Balancer или логику приложения:

• Все операции записи (INSERT, UPDATE, DELETE) → конечная точка основного экземпляра DB
• Все операции чтения (SELECT) → конечные точки Read Replicas или конечная точка чтения Aurora
• Кэш сеансов и кэш результатов → ElastiCache (дополнительно снижает количество операций чтения с реплик)

Для чрезвычайно тяжёлых аналитических запросов рассмотрите возможность повышения реплики или использования функции параллельного запроса Aurora, которая переносит вычисления на уровень хранения и предотвращает влияние на рабочий кластер.

К основным метрикам CloudWatch для Read Replicas относятся:

• ReplicaLag — отставание от основного экземпляра в секундах; настройте оповещение, если значение неожиданно увеличивается
• ReadIOPS — показывает, успевает ли хранилище реплики обрабатывать нагрузку запросов
• DatabaseConnections — показывает, не исчерпан ли лимит подключений к реплике
• CPUUtilization — высокая загрузка ЦП реплики указывает на необходимость оптимизации запросов

RDS Performance Insights доступен для Read Replicas и показывает SQL-инструкции, потребляющие больше всего времени DB, помогая находить и оптимизировать затратные запросы чтения.

Распространённые варианты использования Read Replicas RDS на экзамене SAA-C03:

• Отчётность и аналитика: выполняйте тяжёлые запросы SELECT на реплике, чтобы не замедлять операции записи в рабочей среде
• Географическое распределение: реплики между регионами обслуживают пользователей на других континентах с меньшей задержкой
• Аварийное восстановление: реплику между регионами можно повысить, если основной регион выйдет из строя
• Разработка и тестирование: повысьте реплику, чтобы создать тестовую среду с актуальной копией данных рабочей среды

Read Replicas не заменяют резервные копии — всегда независимо поддерживайте автоматические резервные копии и ручные снимки.

Проверьте своё понимание концепций AWS Solutions Architect (SAA-C03) из этого урока.

В этом уроке вы узнали, что Read Replicas используют асинхронную репликацию для распределения трафика чтения, задержка репликации означает, что реплики могут немного отставать от основного экземпляра, а реплики Aurora имеют минимальную задержку и поддерживают автоматическое повышение. Реплики между регионами обеспечивают как глобальное масштабирование чтения, так и возможность аварийного восстановления. Далее мы рассмотрим безопасность RDS, включая шифрование и группы параметров.