Failover là một khái niệm quan trọng trong các hệ thống cơ sở dữ liệu, bao gồm cả PostgreSQL, nhằm đảm bảo tính sẵn sàng cao (High Availability) và giảm thiểu thời gian gián đoạn dịch vụ khi gặp sự cố. Failover trong PostgreSQL thường được sử dụng khi máy chủ chính (primary server) không còn hoạt động, và máy chủ dự phòng (standby server) được kích hoạt để thay thế, giúp hệ thống tiếp tục vận hành mà không bị gián đoạn lớn.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu các trường hợp khi cần sử dụng failover trong PostgreSQL, cũng như cách thức nó hoạt động để đảm bảo sự ổn định của hệ thống cơ sở dữ liệu.
Một trong những lý do phổ biến nhất để sử dụng failover là khi máy chủ chính gặp sự cố phần cứng, chẳng hạn như ổ cứng bị hỏng, lỗi bộ nhớ, hoặc hỏng hóc hệ thống mạng. Khi những vấn đề này xảy ra, máy chủ chính không thể tiếp tục phục vụ các yêu cầu từ ứng dụng hoặc người dùng, và cần phải chuyển đổi sang máy chủ dự phòng.
Trong trường hợp này, failover cho phép hệ thống nhanh chóng chuyển sang một máy chủ khác mà không cần thời gian khôi phục hệ thống chính, đảm bảo dịch vụ luôn sẵn sàng.
Ngoài sự cố phần cứng, failover cũng rất cần thiết khi gặp sự cố phần mềm. Các lỗi trong hệ điều hành, lỗi PostgreSQL hoặc lỗi ứng dụng có thể khiến máy chủ chính ngừng hoạt động hoặc không thể xử lý yêu cầu một cách chính xác. Những lỗi này có thể khiến cơ sở dữ liệu ngừng hoạt động tạm thời hoặc vĩnh viễn nếu không được phát hiện và khắc phục kịp thời.
Failover giúp chuyển hướng hoạt động của hệ thống sang máy chủ dự phòng, tránh được sự gián đoạn dịch vụ trong quá trình khắc phục sự cố phần mềm.
Khi cần thực hiện các thao tác bảo trì như nâng cấp phần cứng, cập nhật phần mềm, vá lỗi bảo mật hoặc điều chỉnh cấu hình hệ thống, failover có thể được sử dụng để đảm bảo rằng hệ thống vẫn tiếp tục hoạt động trong quá trình bảo trì. Bằng cách chuyển tất cả hoạt động sang một máy chủ dự phòng, bạn có thể thực hiện bảo trì trên máy chủ chính mà không làm gián đoạn hoạt động của người dùng.
Sau khi bảo trì hoàn tất, máy chủ chính có thể được khởi động lại và tiếp tục đảm nhận vai trò chính (sử dụng failback).
Khi máy chủ chính bị quá tải do quá nhiều truy vấn đồng thời hoặc dữ liệu quá lớn cần xử lý, hiệu suất của cơ sở dữ liệu có thể bị giảm mạnh. Failover có thể được sử dụng trong trường hợp này để chuyển bớt tải sang các máy chủ dự phòng, giúp giảm tải cho máy chủ chính và đảm bảo hệ thống vẫn hoạt động mượt mà.
Failover có thể được cấu hình tự động hoặc thủ công tùy thuộc vào cách thiết lập hệ thống, giúp phân phối tài nguyên một cách linh hoạt.
Trong các trường hợp thiên tai (như động đất, lũ lụt) hoặc sự cố ngoài tầm kiểm soát (như mất điện kéo dài hoặc tấn công mạng), máy chủ chính có thể bị hỏng hoặc mất kết nối. Khi đó, failover trở thành giải pháp khẩn cấp để chuyển hướng dịch vụ sang máy chủ dự phòng đặt tại một vị trí khác hoặc trong môi trường cloud.
Các hệ thống sử dụng failover thường được kết hợp với các phương án dự phòng phân tán địa lý (geo-replication) để đảm bảo tính toàn vẹn và sẵn sàng của dữ liệu ngay cả khi cơ sở hạ tầng tại một địa điểm bị hỏng.
Trong PostgreSQL, failover thường được triển khai dựa trên cơ chế streaming replication, nơi một hoặc nhiều máy chủ dự phòng nhận các bản sao dữ liệu từ máy chủ chính. Máy chủ dự phòng sẽ liên tục theo dõi và đồng bộ với máy chủ chính thông qua các log thay đổi (WAL logs). Nếu máy chủ chính gặp sự cố, hệ thống sẽ chuyển đổi vai trò của máy chủ dự phòng thành máy chủ chính (primary).
Có hai phương pháp failover trong PostgreSQL:
Sau khi máy chủ chính gặp sự cố và failover đã xảy ra, bạn cần thực hiện quy trình khôi phục (failback). Đây là quá trình đưa máy chủ chính trở lại hoạt động bình thường sau khi sự cố đã được giải quyết, hoặc quyết định giữ máy chủ dự phòng làm máy chủ chính mới. Failback giúp duy trì khả năng dự phòng của hệ thống trong tương lai.
Failover trong PostgreSQL là một phần quan trọng của chiến lược duy trì tính sẵn sàng cao và bảo vệ hệ thống cơ sở dữ liệu trước các sự cố không mong muốn. Nó giúp đảm bảo rằng dịch vụ không bị gián đoạn do các vấn đề về phần cứng, phần mềm, bảo trì, hoặc sự cố ngoại lực. Việc triển khai failover hiệu quả cần được thực hiện cẩn thận, đặc biệt trong các hệ thống yêu cầu độ tin cậy cao và hoạt động liên tục.
