Aerospike: Чому це вибір для систем з низькою затримкою в реальному часі? - javascript.org.ua

Резюме

Ця технічна стаття досліджує Aerospike, базу даних NoSQL з високою продуктивністю, зосереджуючись на її характеристиках, що роблять її ідеальним вибором для систем з низькою затримкою в режимі реального часу. Ми аналізуємо її унікальну архітектуру, ключові функції та випадки використання, показуючи, як Aerospike відповідає вимогам додатків, що потребують обробки даних у реальному часі з високою масштабованістю та надійністю.

Вступ

У сучасному технологічному середовищі, де попит на обробку даних у реальному часі постійно зростає, вибір правильної бази даних є вирішальним для успіху багатьох додатків. Aerospike, відкритий NoSQL сервер, виділяється як потужне рішення для систем, які вимагають низької затримки та високого пропуску. Запущений у 2009 році, Aerospike був розроблений для вирішення проблем, пов'язаних з управлінням великими обсягами даних у реальному часі. Відтоді він пройшов через кілька оновлень, що покращили його масштабованість, швидкість і надійність. У цій статті ми розглянемо, чому Aerospike є переважним вибором для систем з низькою затримкою в реальному часі, досліджуючи його архітектуру, основні функції та випадки використання.

Розвиток

Архітектура Aerospike

Архітектура Aerospike є основою його виняткової продуктивності в сценаріях з низькою затримкою. Заснована на дизайні "shared-nothing", вона складається з трьох основних шарів:

Шар зберігання даних

Aerospike використовує інноваційну гібридну архітектуру пам'яті:

Індекси: зберігаються повністю в основній пам'яті RAM.

Дані: зберігаються на постійних пристроях, таких як SSD, NVMe або постійна пам'ять.

Цей підхід дозволяє:

Швидкий доступ до індексів в пам'яті.

Ефективне читання даних за допомогою прямих вказівок від основного індексу.

Оптимізація записів через великі блоки для зменшення затримки.

Шар автоуправління розподілом

Цей шар відповідає за:

Реплікацію даних між вузлами.

Гарантію властивостей довговічності та негайної консистентності в транзакціях.

Підтримку працездатності бази даних навіть у разі відмови окремих вузлів.

Шар клієнта, що знає про кластер

Цей шар:

Відстежує конфігурацію кластера в базі даних.

Управляє прямими комунікаціями клієнта з усіма вузлами кластера.

Використовує heartbeat та алгоритм gossip-протоколу на основі Paxos для кластеризації.

Ключові функції Aerospike

Транзакції ACID для одного запису

Aerospike пропонує транзакції ACID (Атомарність, Узгодженість, Ізоляція, Довговічність) для операцій з одним записом, гарантуючи цілісність даних в умовах високої конкуренції.

Гнучка конфігурація CAP

З версії 4.0 (2018), Aerospike може бути налаштований як:

AP (Доступний і толерантний до розподілу)
CP (Консистентний і толерантний до розподілу)

Ця гнучкість дозволяє користувачам обирати між сильною консистентністю або високою доступністю, залежно від специфічних вимог їх додатків.

Висока продуктивність і масштабованість

Aerospike відомий своєю здатністю обробляти мільйони транзакцій за секунду з затримкою менше ніж мілісекунда.

Це досягається завдяки:

Автоматичному шардінгу
Системі гібридної пам'яті
Ефективній розподіленій архітектурі
Ефективне управління ресурсами

Aerospike використовує два важливі підпрограми:

Дефрагментатор: Видаляє блоки даних, які були видалені.
Evictor: Звільняє місце в RAM, видаляючи посилання на записи, що спливли.

Ці програми гарантують ефективне використання апаратних ресурсів, що сприяє загальній продуктивності системи.

Випадки використання Aerospike

Aerospike особливо підходить для різноманітних додатків, що потребують обробки даних у реальному часі:

1.
**Інтелектуальний аналіз

Aerospike дозволяє будувати додатки штучного інтелекту (AI), здатні працювати з великими обсягами даних у реальному часі, створюючи нескінченне вікно контексту з меншою інфраструктурою.

Запобігання шахрайству

Здатність Aerospike обробляти дані в реальному часі робить його ідеальним для стратегій запобігання цифровому шахрайству, дозволяючи швидко та повно перевіряти транзакції.

Аукціони в реальному часі

Aerospike широко використовується в системах аукціонів в реальному часі, де швидкість обробки є критично важливою.

Рекомендаційні системи

Низька затримка Aerospike робить його ідеальним для систем рекомендацій, які повинні миттєво надавати персоналізовані поради.

Управління профілем користувача

Aerospike дозволяє швидко знаходити профілі користувачів, що призводить до більш швидких рекомендацій і повніших перевірок шахрайства.

Аналіз продуктивності

Продуктивність Aerospike залежить від розміру кластера підключеного апаратного забезпечення, затримки мережі та додатку, що здійснює запит. У порівнянні з традиційними реляційними базами даних, Aerospike пропонує:

Вищий пропуск
Меншу затримку
Кращу горизонтальну масштабованість

Безпека в Aerospike

Безпека є важливим аспектом будь-якої бази даних. Aerospike надає кілька надійних заходів безпеки:

Контроль доступу на основі ролей (RBAC)
Шифрування даних при зберіганні та під час передачі
Аутентифікація Kerberos

Ці заходи забезпечують безпеку даних навіть в умовах високопродуктивних і розподілених систем.

Приклад коду

Щоб показати простоту використання Aerospike, ось базовий приклад того, як здійснювати операції CRUD (Create, Read, Update, Delete) за допомогою Python клієнта Aerospike:

from aerospike import client, exception  

# Налаштування клієнта  
config = {  
 'hosts': [('127.0.0.1', 3000)]  
}  

# Підключення до кластера  
try:  
 client = client(config).connect()  
except exception.ClientError as e:  
 print("Помилка: {0} [{1}]".format(e.msg, e.code))  
 sys.exit(1)  

key = ('test', 'demo', 'foo')  

# Запис запису  
try:  
 client.put(key, {  
 'name': 'John Doe',  
 'age': 32  
 })  
except exception.RecordError as e:  
 print("Помилка: {0} [{1}]".format(e.msg, e.code))  

# Читання запису  
(key, metadata, record) = client.get(key)  
print(record)  

# Оновлення запису  
client.put(key, {'age': 33})  

# Видалення запису  
client.remove(key)  

# Закриття з'єднання  
client.close()

Цей приклад демонструє основні операції з базою даних, показуючи простоту та ефективність Aerospike у роботі з даними в реальному часі.

Висновок

Aerospike виділяється як найкращий вибір для систем з низькою затримкою в реальному часі завдяки своїй унікальній архітектурі, винятковій продуктивності та передовим можливостям. Його здатність обробляти мільйони транзакцій на секунду, поєднана з надзвичайно низькою затримкою, робить його ідеальним для додатків, що потребують обробки даних у реальному часі, таких як AI, запобігання шахрайству та системи рекомендацій. Гнучкість Aerospike щодо налаштувань CAP, разом з його надійними заходами безпеки, дозволяє йому адаптуватися до різноманітних випадків використання, зберігаючи цілісність і безпеку даних. Крім того, його гібридна архітектура пам'яті та ефективне управління ресурсами забезпечують оптимальне використання апаратного забезпечення, що призводить до зниження загальних витрат на володіння. Оскільки попит на обробку даних у реальному часі продовжує зростати, Aerospike має хороші шанси на задоволення потреб компаній, які шукають масштабовані, надійні та високопродуктивні рішення для баз даних.
Його здатність забезпечувати консистентність, доступність і стійкість до розподілу даних на одній платформі робить його універсальним і потужним вибором у сфері баз даних NoSQL.

Бібліографія

AEROSPIKE (DATABASE) — Wikipedia. Доступно за посиланням: https://en.wikipedia.org/wiki/Aerospike_(database). Доступ станом на: 26 січ. 2025.

AEROSPIKE (MOTOR COHETE) — Wikipedia, la enciclopedia libre. Доступно за посиланням: https://es.wikipedia.org/wiki/Aerospike(motorcohete).

ASÍ ES EL REVOLUCIONARIO MOTOR ESPAÑOL ÚNICO EN EL MUNDO QUE … Доступно за посиланням: https://www.elespanol.com/omicrono/defensa-y-espacio/20230316/revolucionario-motor-espanol-unico-cambiara-exploracion-espacial/716428363_0.html.

O QUE É UM BANCO DE DADOS NOSQL? — AWS. Доступно за посиланням: https://aws.amazon.com/pt/nosql/.

SOPRADOR BRUSHLESS 20V MAX* CONCENTRADOR AEROSPIKE (APENAS … Доступно за посиланням: https://br.dewalt.global/produto/dcbl722b-b3/soprador-brushless-20v-max-concentrador-aerospike-apenas-ferramenta.

USE CASES — Aerospike. Доступно за посиланням: https://aerospike.com/solutions/use-cases/.

WHAT IS AEROSPIKE? — Dremio. Доступно за посиланням: https://www.dremio.com/wiki/aerospike/.

Перекладено з: Aerospike: Por que é uma escolha para sistemas de baixa latência em tempo real?