Im Kontext der Skalierbarkeit bezieht sich Replikation auf die Praxis, mehrere Kopien und Instanzen von Daten oder Systemkomponenten entweder innerhalb einer einzelnen Umgebung oder über mehrere Umgebungen hinweg zu erstellen, mit dem Ziel, die Gesamtleistung, Verfügbarkeit und Stabilität des Systems zu verbessern skaliert. Die Replikation kann auf verschiedenen Ebenen erfolgen, beispielsweise bei der Datenreplikation, bei der Datenbankinhalte über mehrere Standorte gespiegelt werden, und bei der Prozessreplikation, bei der mehrere Instanzen einer Komponente oder eines Dienstes erstellt werden, um steigende Arbeitslasten zu bewältigen. Replikation ist ein wichtiger Bestandteil des Rezepts für den Aufbau skalierbarer, fehlertoleranter und hochverfügbarer Systeme, insbesondere im Zeitalter von Cloud Computing und verteilten Architekturen.
Die Datenreplikation ist eine der gebräuchlichsten Formen der Replikation und stellt aus Leistungs- und Redundanzgründen mehrere Kopien von Daten bereit. Die Datenreplikation kann in Echtzeit erfolgen, wobei Datenaktualisierungen bei der Erstellung über Replikationsinstanzen weitergegeben werden, oder asynchron, wobei Aktualisierungen in definierten Intervallen an Replikate weitergegeben werden. Das Hauptziel der Datenreplikation besteht darin, ein fehlertolerantes System bereitzustellen, bei dem ein Ausfall in einer Instanz nicht zu einem Verlust von Daten oder Dienstverfügbarkeit führt. Tatsächlich ergab eine Studie der Carnegie Mellon University und von Microsoft, dass ein gut implementiertes Replikationssystem bis zu 32 gleichzeitige Fehler tolerieren kann, ohne dass es zu einer Nichtverfügbarkeit kommt.
Die Prozessreplikation ist eine weitere Form der Replikation, die sich auf die Erstellung mehrerer Instanzen einer Komponente, eines Dienstes oder eines ausführbaren Codes konzentriert, um Leistung, Skalierbarkeit und Fehlertoleranz zu verbessern. Durch die Verteilung der Arbeitslast auf replizierte Komponenten können Systeme steigende Anforderungen besser bewältigen und gleichzeitig Single Points of Failure verhindern. Die Prozessreplikation ist besonders relevant im Kontext von Microservices, wo die Einbettung diskreter Funktionalitäten in zahlreiche individuell einsetzbare und skalierbare Dienste die Replikation gewünschter Komponenten nach Bedarf erleichtert.
Die no-code Plattform AppMaster erleichtert die nahtlose Integration von Replikationsstrategien in den Prozess der Erstellung und Skalierung von Backend-, Web- und mobilen Anwendungen. Mit dem Visual Business Process (BP)-Designer können Kunden ganz einfach Datenmodelle erstellen, beispielsweise Schema-Designs für eine PostgreSQL-kompatible Datenbank, die die Grundlage für die Datenreplikation in verteilten Datenbankumgebungen bilden können. Von AppMaster generierte Backend-Anwendungen, die mit der Programmiersprache Go (Golang) geschrieben wurden, sind zustandslos konzipiert, wodurch sie sich gut für die Replikation und die gleichzeitige Bewältigung erhöhter Arbeitslasten eignen. AppMaster unterstützt außerdem die Erstellung von REST-APIs und WebSocket- endpoints, die von mehreren Instanzen von Web- und Mobilanwendungen repliziert und darauf zugegriffen werden können, wodurch die Leistung, Skalierbarkeit und Fehlertoleranz dieser Anwendungen verbessert werden.
AppMaster generiert außerdem Webanwendungen mithilfe des Vue3-Frameworks und JavaScript/TypeScript sowie mobile Anwendungen mithilfe eines servergesteuerten Frameworks basierend auf Kotlin und Jetpack Compose für Android sowie SwiftUI für iOS. Dieser Ansatz ermöglicht nahtlose Aktualisierungen von UI-, Logik- und API-Schlüsseln, ohne neue Versionen an den App Store oder Play Market zu übermitteln, und bietet so ein gewisses Maß an Agilität bei der Verwaltung replizierter Dienste und Komponenten.
Bei der Einführung von Replikationsstrategien für die Skalierbarkeit müssen mehrere wesentliche Best Practices und Kompromisse berücksichtigt werden. Ein solcher Kompromiss ist der zwischen Konsistenz und Verfügbarkeit. In manchen Fällen kann es wichtiger sein, sicherzustellen, dass die Daten über Replikate hinweg konsistent bleiben, was zu einer verringerten Verfügbarkeit oder einer erhöhten Latenz bei der Verbreitung von Updates führen kann. In anderen Fällen bedeutet die Priorisierung der Verfügbarkeit, potenziell inkonsistente Zustände über Replikate hinweg zuzulassen, wobei letztendliche Konsistenz das Ziel ist. Um das richtige Gleichgewicht zwischen diesen beiden Anforderungen zu finden, können unterschiedliche Replikationsstrategien und -techniken eingesetzt werden.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Bewältigung der erhöhten Komplexität durch den Einsatz replizierter Komponenten. Automatisierte Bereitstellungs- und Verwaltungstools, Pipelines für kontinuierliche Integration und kontinuierliche Bereitstellung (CI/CD) sowie die Verwendung von Containerisierung, wie z. B. Docker-Containern, können dazu beitragen, die Herausforderungen zu lindern, die mit der Verwaltung replizierter Instanzen in komplexen Umgebungen verbunden sind.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Replikation eine wichtige Komponente beim Erstellen und Skalieren moderner Softwareanwendungen ist und zu einer verbesserten Leistung, Fehlertoleranz und Verfügbarkeit in verteilten Umgebungen beiträgt. Die no-code Plattform AppMaster bietet ein umfassendes Toolset zur Integration der Replikation in den Entwicklungsprozess und ermöglicht es Benutzern, skalierbare Anwendungen zu erstellen, die die Anforderungen ihrer verschiedenen Anwendungsfälle, von kleinen Unternehmen bis hin zu großen Unternehmen, effektiv erfüllen können.
