Replicación y Alta Disponibilidad

La replicación es el proceso de copiar datos desde un servidor de base de datos principal a uno o varios servidores secundarios para mantener múltiples copias coherentes. El servidor primario gestiona las escrituras como INSERT, UPDATE o DELETE y los réplicas aplican esos cambios, garantizando redundancia y tolerancia a fallos. Imagina hacer fotocopias de un cuaderno importante y guardarlas en distintos lugares para no perder la información si un cuaderno se estropea.

Tipos de replicación

Síncrona: Las escrituras en el primario se confirman solo cuando al menos los réplicas también han aplicado el cambio. Evita pérdida de datos pero puede penalizar el rendimiento. Asíncrona: El primario confirma la escritura de inmediato y las réplicas se sincronizan después. Es más rápida pero existe riesgo de pérdida de datos si el primario falla antes de que los réplicas reciban los cambios. Semisíncrona: Compromiso entre seguridad y rendimiento; el primario espera la confirmación de al menos un réplica antes de considerar la operación exitosa.

Por qué es importante la replicación

Escalado de lecturas: distribuir consultas de solo lectura hacia réplicas mejora el rendimiento en aplicaciones con muchas lecturas. Alta disponibilidad: si el primario falla, un réplica puede ser promovida a primario para mantener el servicio. Recuperación ante desastres: los datos permanecen accesibles aun cuando un servidor físico se pierda. Distribución geográfica: usuarios en distintas regiones pueden leer desde réplicas cercanas reduciendo latencia.

Alta Disponibilidad

Alta Disponibilidad busca que la base de datos permanezca operativa automáticamente ante fallos. La replicación es clave pero HA añade monitorización, detección de fallos y conmutación por error automática. Cuando el primario deja de responder, un proceso de orquestación promueve un réplica a primario y actualiza las rutas para que las aplicaciones sigan funcionando sin intervención manual.

Replicación y HA en bases de datos populares

MySQL: replicación asíncrona por defecto basada en binlog; HA se puede gestionar con herramientas como Orchestrator o ProxySQL. PostgreSQL: replicación por streaming integrada; soluciones HA incluyen Patroni, repmgr o Stolon. MongoDB: replica sets nativos con elección automática de primario. Cassandra: replicación peer-to-peer donde cualquier nodo puede aceptar escrituras.

Cómo funciona la conmutación por error automática

1. Monitorización de salud: herramientas y orquestadores vigilan la disponibilidad mediante heartbeats y verifican el estado de replicación. 2. Detección de fallo: si el primario no responde dentro de un umbral se marca como caído. 3. Elección de líder: para evitar split-brain se usa un sistema de consenso como Etcd, Consul o Zookeeper y el clúster vota el mejor candidato, normalmente el réplica con menor lag. 4. Promoción: el réplica elegido se promociona a primario y empieza a aceptar escrituras. 5. Reconfiguración: el resto de réplicas se reconfiguran para seguir al nuevo primario y los proxies o balanceadores actualizan el enrutamiento para las aplicaciones.

Ejemplo práctico

En una aplicación bancaria con un primario en Mumbai y réplicas en Delhi y Londres, las lecturas regionales se dirigen a réplicas cercanas para baja latencia. Si el primario de Mumbai falla, Delhi puede ser promovido a primario y el servicio continúa sin interrupciones perceptibles para el cliente.

Herramientas y orquestación

Patroni y Etcd para PostgreSQL, Orchestrator para MySQL, y los mecanismos nativos de MongoDB son ejemplos de cómo se automatizan la detección y la promoción. Proxies como HAProxy, ProxySQL o PgBouncer facilitan la transparencia para las aplicaciones al ocultar cambios en la topología del clúster.

Resumen técnico sencillo

Replicación equivale a copiar datos entre servidores. Alta disponibilidad es garantizar que la base de datos siga funcionando automáticamente aunque falle un servidor. Juntas ofrecen resiliencia, escalado y continuidad del negocio.

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