Как реализовать миграцию документной базы на реляционную: шаги и решения
Предпосылки для миграции базы
Документная база обладает большей гибкостью, структура не привязана к количеству полей, а вносить данные можно быстрее, чем в реляционную. Но не всегда это плюс. Например, для финансов, различных учетов и ведения стандартизированных списков лучше подойдут реляционные базы. Они содержат четкую структуру, а между объектами можно настроить сложные связи через JOIN.
Иногда в организациях пытаются эмулировать реляционную схему в документной базе на уровне приложения или с использованием неэффективных запросов, и это вызывает проблемы — вот ключевые из них:
- Низкая производительность из-за использования большого количества JOIN. При проектировании документных баз используют связи между коллекциями так, будто это реляционные таблицы, что порождает много операций «JOIN-подобного» типа. Каждая операция нагружает базу и замедляет выполнение запросов. В результате система начинает «тормозить» и требует постоянного наращивания ресурсов.
- Долгие ответы на запросы клиентов. Слишком сложные запросы, которые документной базе сложно обработать, могут приводить сервис к долгим откликам. Пользователи будут раздражаться из-за ожидания, писать негативные отзывы — и в конечном счете это приведет к снижению лояльности и оттоку клиентов.
- Частая перезагрузка системы из-за высокой нагрузки. Большое количество сложных запросов и взаимосвязей между документами будет быстро загружать документную базу, особенно во время пикового трафика. База не будет успевать обрабатывать запросы, что вызовет сбои. В результате придется вкладывать дополнительные ресурсы в инфраструктуру и при этом терпеть репутационные потери.
Помимо этого, использование документной базы в качестве реляционной может вызвать проблемы в самой архитектуре сервиса. Например, из-за невозможности построить сложные связи придется дублировать документы в разных коллекциях, и это вызовет путаницу в структуре. Разработчики и администраторы могут потеряться в бессистемном наборе полей и форматов, а обновление нескольких копий документов потребует дополнительных ресурсов. Такая архитектурная схема усложняет поддержание целостности данных.
В чем могут быть сложности миграции базы
Для обеспечения корректной работы и масштабирования сервиса нужно грамотно описать структуры и связи таблиц всех бизнес-процессов. При проектировании необходимо учитывать актуальные данные и возможное расширение сервиса в будущем. По результатам этого составляется схема миграции.
Но в таком трудоемком процессе могут возникнуть сложности:
- Высокие риски при одномоментной миграции всей базы данных и пользователей. Если в процессе переноса произойдет малейшая ошибка, это может привести к потере данных и проблемах в работе системы. Чтобы этого избежать, требуется провести тщательное и продолжительное тестирование — что значительно увеличит сроки подготовки.
- Необходимость в огромном количестве ресурсов. База может насчитывать сотни гигабайт и даже терабайт. Чтобы сервис работал без остановки, нужно подготовить еще столько же свободных ресурсов, чтобы в момент переноса и старая, и новая база были доступны, и пользователь ничего не заметил. Также при переносе важно не «захватить» старые ошибки, неточности, неактуальную информацию базы — на проверку данных тоже нужны ресурсы.
- Изменение логики приложений. Новая структура хранения может привести к перестройке запросов и методов работы с данными, потому что вместо чтения и записи в документы нужно будет работать с таблицами и их связями. Чтобы процессы шли корректно, придется пересмотреть подходы к обработке и валидации данных.
- Необходимость рефакторинга технического долга. Со временем в кодовой базе накапливаются временные решения и «костыли» — во время миграции нужно устранить устаревшие модули, а в некоторых случаях переписать часть функционала, чтобы всё работало в едином стиле. Это может занять дополнительное время.
Чтобы справиться с этими сложностями, я рекомендую составить план работ и изменения бизнес-процессов, переносить базу по частям и использовать специальные инструменты миграции, которые позволят проверить данные и качественно разместить их в новом хранилище.
Этапы миграции базы данных
Чтобы миграция прошла удачно и быстро, стоит придерживаться следующих этапов:
- Анализ текущей структуры данных. Для этого нужно построить диаграмму документной базы, чтобы наглядно представить структуру и определить взаимосвязи между объектами. Затем следует выявить ключевые зависимости и потенциальные узкие места, а также отметить устаревшие или некорректные данные. По результатам можно будет актуализировать объем информации и составить требования к новой реляционной схеме. Также необходимо провести очистку и валидацию данных, чтобы устранить возможные проблемы еще до начала миграции.
- Проектирование реляционной базы данных. Используя аналитику и техзадание, можно приступать к проектированию таблиц и распределению данных. Возможно, добиться нужного уровня нормализации получится не сразу — из-за многообразия исходных форматов. Для облегчения работы следует выделить ключевые сущности и, при необходимости, внедрить дополнительные триггеры, обновляющие нужные поля при изменениях. При проектировании важно учитывать будущие потребности в масштабировании системы, чтобы новая структура легко адаптировалась к росту объема данных и нагрузки.
- Подготовка миграционных скриптов. Чтобы снизить нагрузку на систему и избежать внезапных сбоев, рекомендую переносить данные небольшими порциями. Для этого можно разработать скрипты, которые будут разбивать общий массив на части. Это займет дополнительное время, но зато повысит надежность переноса. Вероятно, скрипты будет необходимо запускать несколько раз, поэтому рекомендую поддержать инкрементальную миграцию, которая будет мигрировать дельту. Также советую внедрить автоматическую проверку целостности информации, чтобы убеждаться в корректности каждой операции.
- Мониторинг хода миграции. Без наглядных отчетов о ходе миграции можно пропустить проблемы. Поэтому рекомендую разработать модуль для детального логирования переноса и дашборд с отображением процессов в реальном времени. Вам будет проще отслеживать возможные ошибки и быстро их исправлять. Для оперативного обнаружения проблем полезно использовать такие метрики, как время отклика системы, загрузка процессора, количество ошибок транзакций и сетевые показатели
- Рефакторинг кодовой базы. Необходимо провести аудит сервиса, чтобы выявить зависимости от старой структуры данных и составить подробный реестр. Затем нужно поэтапно заменить вызовы к документной базе на запросы к реляционной, начиная с некритичных модулей и проверяя корректность работы на тестовом окружении.
- Пошаговая миграция клиентов. Так как при одномоментной миграции данных и клиентов риски слишком высоки, лучше начать с одного клиента, протестировать его, а затем постепенно расширять объем. Так можно быстро заметить ошибки, добиться стабильности миграции и после этого продолжить работы по единому шаблону.
- Инкрементальная миграция данных. Если масштаб базы слишком большой, то перенос ее целиком чреват задержками и блокировкой сервера. Поэтому рациональнее захватывать ту часть данных, где есть свежие записи или обновленные поля. Чтобы случайно не перезаписать данные заново, нужно тщательно настроить временные метки.
- Тестирование и мониторинг. После выполнения работ необходимо провести нагрузочные тесты на новых данных, чтобы проверить производительность и целостность базы. Например, можно развернуть несколько тестовых окружений, чтобы посмотреть, как новая база справляется со всплесками запросов. Нагрузочные тесты помогут заранее обнаружить узкие места и сделать конфигурацию базы стабильной. Стоит обязательно включать в тестирование стресс-тесты и проверку отказоустойчивости, чтобы убедиться в способности системы выдерживать пик нагрузки и быстро восстанавливаться после сбоев.
- План восстановления. Перед началом миграции следует разработать подробный план отката, который позволит быстро восстановить предыдущую версию базы данных в случае возникновения критических проблем. План должен включать в себя резервное копирование данных, процедуры восстановления, тестирование механизмов отката и регламент действий в экстренных ситуациях.
- Обратная связь и доработка. После запуска новой системы нужно регулярно собирать обратную связь от клиентов — например, формировать опросы и создавать каналы связи, чтобы жалобы и предложения поступали системно.
Миграция в условиях ограниченных ресурсов
Выше я описал эталонные этапы миграции данных. Но не всегда представляется возможным выполнить их все — например, из-за ограниченного времени или количества разработчиков. Тогда придется идти на компромиссы, отказавшись от некоторых Best Practices.
Например, некоторые данные можно оставить денормализованными для быстрого доступа. А чтобы избежать риска дублирования информации, есть вариант создать механизм, который будет следить за расхождениями между копиями и автоматически их выравнивать.
Внешние ключи нужно вводить постепенно, чтобы не перегрузить архитектуру и оставить время на устранение проблем, если они будут обнаружены. Чтобы не затягивать сроки, можно ввести лишь несколько основных внешних ключей, оставив сложные схемы на будущее. Индексы тоже создаются по приоритету: вначале — наиболее «горящие» поля, которые чаще фигурируют в запросах.
Можно отказаться от детального аудита каждой таблицы и перенести часть полей без подробной документации. В дальнейшем это может усложнить корректировку системы, но зато сроки будут соблюдены. А чтобы быстрее провести тестирование, можно сосредоточиться только на критических участках.
В итоге вы сможете значительно сократить сроки разработки, но нужно помнить, что у вас образуется технический долг, который потребует времени и ресурсов, чтобы довести систему до идеального состояния. Здесь придется самостоятельно решать, чем пожертвовать — временем или качеством разработки.
Опубликовано 24.10.2024
