Systemreplikering

Systemreplikering är en arkitekturprincip som används för att öka tillgänglighet och motståndskraft i datorsystem genom att duplicera både programvara och tillstånd över flera noder. Genom att ha flera identiska kopior kan systemet fortsätta fungera vid fel på en eller flera noder och kan även hantera högre läsbelastningar genom att sprida förfrågningar mellan noderna.

Det finns två huvudsakliga tillvägagångssätt: aktiv replikering där varje nod behandlar samma förfrågningar i samma ordning och därmed uppnår identiska tillstånd, samt passiv eller primär-backup-reaktion där en primär nod tar emot klientförfrågningar och uppdateringar replikeras till sekundärer som kan ta över vid fel.

State machine replication är en vanlig modell inom systemreplikering. Den bygger på att varje nod behandlar samma sekvens av operationer i samma ordning och att operationerna är deterministiska. För att uppnå en gemensam ordning används konsensusprotokoll som Paxos, Raft eller Zab, vilka säkerställer att alla fungerande noder kommer överens om den bästa logiken och ordningen.

Fördelarna inkluderar ökad tillgänglighet, bättre felana, och ofta ökad lästhroughput. Begränsningar och utmaningar innefattar ökad komplexitet, potentiell ökning av latenstid på grund av samordning, och risker kopplade till icke-deterministiska operationer eller externa effekter som måste hanteras konsekvent över alla kopior.

Användningsområden omfattar distribuerade databaser, kritiska tjänster i moln- och affärsverksamheter, och system som kräver hög tillförlitlighet och snabb återhämtning efter fel. Vid implementering beaktas felupptäckt, återhämtning, snapshotting och konsekvenshantering av I/O och externa effekter.