Replicação de Dados e Teorema CAP

Replicação de Dados

• A replicação cria cópias de dados em diferentes locais para melhorar disponibilidade, tolerância a falhas e desempenho.
• Existem dois tipos principais de replicação:
  • Total: Todas as réplicas armazenam cópias completas dos dados
  • Parcial: Apenas subconjuntos de dados são replicados.

Consistência vs. Disponibilidade (Teorema CAP)

• O Teorema CAP demonstra que em sistemas distribuídos, é impossível garantir simultaneamente:
  • Consistência (C): Todas as réplicas têm os mesmos dados no mesmo instante.
  • Disponibilidade (A): O sistema está operacional, mesmo em falhas.
  • Tolerância a Partições (P): O sistema funciona com falhas de comunicação entre nós.
• Sistemas CP: Priorizam consistência e tolerância a partições. Exemplo: Bancos de dados distribuídos fortemente consistentes.
• Sistemas AP: Priorizam disponibilidade e tolerância a partições. Exemplo: Sistemas de replicação eventual.
• Sistemas CA: Priorizam consistência e disponibilidade, mas não toleram falhas de rede (não são distribuídos).

Replicação Passiva vs. Ativa

• Replicação Passiva (Primária-Secundária):

  • Uma réplica é primária e processa todas as atualizações.
  • As réplicas secundárias recebem atualizações e respondem a consultas ou substituem a primária em falhas.
  • Vantagens: Implementação simples, baixo overhead de coordenação.
  • Desvantagens: Dados inconsistentes (réplicas secundárias podem ter dados desatualizados), ponto único de falha na primária.

• Replicação Ativa (Multi-Master):

  • Todas as réplicas têm o mesmo status e processam atualizações simultaneamente.
  • Há necessidade de coordenação entre réplicas para manter a consistência e resolver conflitos.
  • Vantagens: Alta disponibilidade e desempenho, pois qualquer réplica pode atualizar e o sistema é mais resiliente a falhas.
  • Desvantagens: Maior complexidade de coordenação e resolução de conflitos.

Recuperação e Reconciliação de Réplicas

• Recuperação de Réplicas:

  • Baseada em Logs: Réplicas falhas consultam logs de operações para se atualizarem após reiniciarem.
  • Reconstrução Completa: Réplica falha recebe todos os dados de uma réplica saudável.

• Reconciliação de Conflitos (em replicação ativa):

  • Conflitos ocorrem com atualizações simultâneas em réplicas.
  • Técnicas:
    • Última Gravação Vence (Last Write Wins): A atualização mais recente é usada.
    • Resolução Manual: Administrador resolve conflitos manualmente.
    • Regras de Negócio: Lógicas específicas definem qual atualização prevalece.