Was ist Sharding und wie funktioniert es?

Ein Shard ist ein Teil einer Datenbank, der von der Hauptdatenbank abgetrennt und auf einem separaten Server oder Standort gespeichert wird. Dies ermöglicht eine horizontale Partitionierung, bei der bestimmte Aufgaben oder Daten auf mehrere Server verteilt werden können, um die Leistung und Skalierbarkeit zu verbessern.

Sharding wird typischerweise in gro+en Anwendungen verwendet, bei denen die Menge der gespeicherten und verarbeiteten Daten zu gro+ ist, als dass ein einzelner Server sie verarbeiten könnte . Durch die Aufteilung der Daten in kleinere Shards kann sich jeder Server auf eine bestimmte Teilmenge der Daten konzentrieren, wodurch die Belastung einzelner Server verringert und die Gesamtsystemleistung verbessert wird.

Es gibt verschiedene Arten von Sharding, darunter:

1. Bereichsbasiertes Sharding: Dabei werden die Daten anhand eines bestimmten Schlüssels oder Attributs in Bereiche unterteilt und jeder Bereich einem separaten Shard zugewiesen. Beispielsweise könnte eine Datenbank für eine E-Commerce-Site bereichsbasiertes Sharding verwenden, um Kunden basierend auf ihrem Nachnamen in verschiedene Shards zu unterteilen.
2. Hash-basiertes Sharding: Hierbei wird eine Hash-Funktion verwendet, um Daten basierend auf einem bestimmten Schlüssel oder Attribut verschiedenen Shards zuzuordnen. Beispielsweise könnte eine Social-Media-Plattform Hash-basiertes Sharding verwenden, um Benutzer basierend auf ihrem Benutzernamen auf verschiedene Shards zu verteilen.
3. Konsistentes Hashing: Dies ist eine Variante des Hash-basierten Shardings, die sicherstellt, dass jeder Shard eine konsistente Teilmenge der Daten enthält, auch wenn sich die Anzahl der Shards ändert. Dies kann dazu beitragen, die Leistung und Skalierbarkeit des Systems zu verbessern.
4. Zusammengesetztes Sharding: Hierbei wird eine Kombination aus bereichsbasiertem und Hash-basiertem Sharding verwendet, um die Daten auf mehrere Shards zu verteilen. Beispielsweise könnte eine Online-Gaming-Plattform zusammengesetztes Sharding verwenden, um Spieler basierend auf ihrem Standort und Spieltyp in verschiedene Shards aufzuteilen.

Sharding kann mehrere Vorteile bieten, darunter:

1. Verbesserte Leistung: Durch die Verteilung der Daten auf mehrere Server kann Sharding dazu beitragen, die Leistung des Systems zu verbessern, indem die Belastung einzelner Server verringert wird.
2. Skalierbarkeit: Sharding ermöglicht eine horizontale Partitionierung der Daten, was die Skalierung des Systems durch das Hinzufügen weiterer Server nach Bedarf erleichtert.
3. Flexibilität: Sharding kann verwendet werden, um Daten basierend auf verschiedenen Attributen oder Schlüsseln zu verteilen, was eine grö+ere Flexibilität bei der Speicherung und Verarbeitung der Daten ermöglicht.
4. Hohe Verfügbarkeit: Durch die Verteilung der Daten auf mehrere Server kann Sharding dazu beitragen, die Verfügbarkeit des Systems zu verbessern, indem das Risiko eines Single Point of Failure verringert wird.

Sharding hat jedoch auch einige potenzielle Nachteile, darunter:

1. Erhöhte Komplexität: Sharding kann die Komplexität des Systems erhöhen, da es zusätzliche Infrastruktur und Wartung erfordert.
2. Datenkonsistenz: Sharding kann es schwieriger machen, die Datenkonsistenz über die verschiedenen Shards hinweg sicherzustellen, da an einem Shard vorgenommene Änderungen möglicherweise nicht sofort in anderen Shards widergespiegelt werden.
3. Netzwerklatenz: Die Kommunikation zwischen den verschiedenen Shards kann zu Netzwerklatenz führen, die sich auf die Leistung des Systems auswirken kann.
4. Datenlokalität: Sharding kann es schwieriger machen, sicherzustellen, dass Daten auf demselben Server oder Standort gespeichert werden wie die Anwendung, die darauf zugreift, was sich auf die Leistung des Systems auswirken kann.