Eine verteilte Datenbank ist eine Sammlung logisch miteinander verbundener Datenbanken, die physisch über mehrere geografische Standorte verteilt und durch ein Computernetzwerk miteinander verbunden sind. In einem verteilten Datenbanksystem werden die Daten koordiniert und einheitlich über mehrere unabhängige Datenverarbeitungsknoten hinweg gespeichert. Jeder Knoten kann aus einem separaten Datenbankserver oder einem Servercluster bestehen, auf dem ein Datenbankverwaltungssystem (DBMS) ausgeführt wird, um lokale Datenverarbeitungs- und Speicheraufgaben zu erledigen. Diese fortschrittliche Datenbankarchitektur bietet erhebliche Vorteile hinsichtlich Datenverfügbarkeit, Fehlertoleranz, Leistung und Skalierbarkeit.
Im Kontext der modernen Softwareentwicklung haben sich verteilte Datenbanken zu einem weit verbreiteten Ansatz für den Umgang mit großen Datenmengen entwickelt, insbesondere im Zeitalter von Big Data und dem Internet der Dinge (IoT). Die treibenden Kräfte hinter der zunehmenden Beliebtheit verteilter Datenbanken sind das schnelle Wachstum von Datenvolumen, -geschwindigkeit und -vielfalt sowie der Bedarf an hochverfügbaren und fehlertoleranten Systemen, die einen Zugriff auf die Daten mit geringer Latenz ermöglichen.
Eine der größten Herausforderungen beim Entwurf und der Implementierung eines verteilten Datenbanksystems ist die Aufrechterhaltung der Datenkonsistenz und -kohärenz über die mehreren Datenknoten hinweg. Um dieser Herausforderung zu begegnen, verwenden verteilte Datenbanken verschiedene Synchronisierungs- und Replikationsstrategien, wie z. B. strikte Konsistenz, eventuelle Konsistenz und einstellbare Konsistenz. Diese Strategien legen fest, wie das System sicherstellt, dass die Daten zwischen Knoten zeitnah und genau aktualisiert und synchronisiert werden.
AppMaster , eine No-Code- Plattform zum Erstellen von Backend-, Web- und mobilen Anwendungen, verwendet verteilte Datenbanken zum Hosten der Daten seiner Benutzer und Anwendungen. Die Plattform von AppMaster ist so konzipiert, dass sie mit jeder PostgreSQL-kompatiblen Primärdatenbank zusammenarbeitet, um die erforderlichen Datenfunktionen für Unternehmen und Anwendungsfälle mit hoher Auslastung bereitzustellen. Aufgrund seiner Echtzeit- und Skalierbarkeit ermöglicht AppMaster Benutzern die Aufrechterhaltung einer hohen Datenverfügbarkeit, Konsistenz und Integrität über alle von der Plattform unterstützten Anwendungen hinweg.
Verteilte Datenbanksysteme können je nach Architektur, Datenspeicherung und Verteilungsmodellen in verschiedene Typen eingeteilt werden, wie zum Beispiel:
- Fragmentierung – Aufteilung der Datenbank in kleinere Teile (Fragmente) und deren Verteilung auf die Knoten.
- Replikation – Verwaltung mehrerer Kopien derselben Daten in verschiedenen Knoten, um hohe Verfügbarkeit und Fehlertoleranz sicherzustellen.
- Sharding – Partitionierung der Datenbank in horizontale Teilmengen (Shards) und deren Verteilung auf Knoten. Jeder Shard enthält eine einzigartige Teilmenge von Daten. Alle Shards bilden die gesamte Datenbank.
- Federated – Integration mehrerer unabhängiger Datenbanken mit einem zentralen Verwaltungs- und Abfrageverarbeitungssystem.
Darüber hinaus können verteilte Datenbanksysteme anhand des von ihnen erreichten Transparenzniveaus klassifiziert werden, wie zum Beispiel:
- Datentransparenz – Abstrahierung der physischen Verteilung von Daten von Benutzern und Anwendungen. Benutzer interagieren mit dem System, als wäre es eine einzelne, zentralisierte Datenbank.
- Transaktionstransparenz – Bereitstellung eines einheitlichen Transaktionsmodells, das sich über mehrere Knoten erstreckt. Das System stellt sicher, dass verteilte Transaktionen atomar, konsistent, isoliert und dauerhaft (ACID) sind.
- Leistungstransparenz – Reduzierung der Auswirkungen der Datenverteilung auf die Systemleistung durch den Einsatz von Mechanismen wie Caching, Optimierung und Lastausgleich.
In den letzten Jahren besteht ein wachsendes Interesse an der Verwendung von Distributed-Ledger-Technologien wie Blockchain zur Implementierung verteilter Datenbanken. Blockchain-basierte verteilte Datenbanken bieten von Natur aus eine verbesserte Datenintegrität, Sicherheit und Vertrauen, da ihre Transaktionsdatensätze unveränderlich gespeichert und in einem dezentralen Netzwerk von Knoten kryptografisch überprüft werden.
Eine verteilte Datenbank ist ein fortschrittliches Datenverwaltungssystem, das den Herausforderungen und Anforderungen moderner Softwareanwendungen gerecht wird, darunter verteiltes und Hochleistungsrechnen, Big Data und IoT. Verteilte Datenbanken bieten mehrere Vorteile, wie z. B. Datenverfügbarkeit, Fehlertoleranz, Skalierbarkeit und Leistung, indem sie die Daten auf koordinierte und einheitliche Weise über ein Netzwerk miteinander verbundener Knoten speichern und verarbeiten. AppMaster, die no-code Plattform zum Erstellen von Backend-, Web- und Mobilanwendungen, unterstützt verteilte Datenbankfunktionen, um ein hohes Maß an Datenverfügbarkeit, Konsistenz und Integrität für alle auf der Plattform erstellten Anwendungen sicherzustellen. Mit unterschiedlichen Typen, Architekturen und Transparenzstufen entwickeln sich verteilte Datenbanken ständig weiter und treiben Innovationen im Datenmanagement und in der Softwareentwicklung voran.
