Вопрос с собеседования · Highload

Чем синхронная репликация отличается от асинхронной и что выбрать?

MiddleРепликация
Ещё спрашивают так:
  • Что такое полусинхронная репликация?
  • Можно ли потерять данные при падении лидера?
  • Что такое RPO и RTO?
Коротко

Синхронная — лидер подтверждает запись, когда реплика её сохранила: потерь при падении лидера нет, но задержка записи растёт, а отказ реплики может остановить запись. Асинхронная — подтверждает сразу: быстро, но последние записи могут потеряться.

  • Полусинхронная / кворумная: ждём одну (или K) реплик из нескольких — компромисс
  • RPO — сколько данных можно потерять; RTO — сколько можно простоять
  • Синхронная реплика в другом дата-центре добавляет сетевую задержку к каждому коммиту

А ещё Failover при асинхронной репликации без проверки отставания = потеря подтверждённых записей

Подробно

Асинхронная репликация. Лидер фиксирует транзакцию у себя (WAL на диск), отвечает клиенту и отправляет изменения репликам в фоне. Задержка записи минимальна, реплики не влияют на доступность записи. Но если лидер умер безвозвратно, а реплика отставала, записи, подтверждённые клиентам, потеряны. При переключении на такую реплику «сделанные» заказы исчезают, а старый лидер, вернувшись, может их «вспомнить» — конфликт.

Синхронная репликация. Лидер ждёт, пока реплика подтвердит получение (или запись на диск, или даже применение — уровни synchronous_commit в PostgreSQL: remote_write, on, remote_apply). Потерь при отказе одного узла нет — RPO = 0. Цена:

  • задержка каждого коммита + RTT до реплики. В пределах дата-центра — доли миллисекунды, между городами — 10+ мс;
  • если единственная синхронная реплика недоступна, запись останавливается — доступность записи ниже, чем у одной машины.

Компромиссы:

  • полусинхронная (MySQL semi-sync) — ждём подтверждения, что реплика получила событие, но не применила; при таймауте откатываемся к асинхронной (и в этот момент снова возможны потери);
  • кворумная — ждём K из N реплик (ANY 1 (r1, r2) в PostgreSQL, min.insync.replicas и acks=all в Kafka). Отказ одной реплики не останавливает запись, а данные на двух узлах;
  • консенсус (Raft, Paxos) — запись подтверждается большинством, лидер выбирается так, чтобы он гарантированно имел все подтверждённые записи (etcd, CockroachDB, Patroni с синхронным режимом).

RPO и RTO — язык требований: RPO (recovery point objective) — какое окно данных допустимо потерять (0 для платежей, минуты для аналитики), RTO (recovery time objective) — за сколько восстановиться. Синхронная репликация отвечает за RPO, автоматический failover — за RTO.

Практика: синхронная реплика в том же регионе (другой зоне доступности) плюс асинхронные — в другом регионе для катастроф; автоматический failover с проверкой, что новый лидер не потерял подтверждённое (Patroni, Orchestrator).

Пример

# PostgreSQL: коммит ждёт любую одну из двух реплик в соседних зонах
synchronous_standby_names = 'ANY 1 (replica_az2, replica_az3)'
synchronous_commit = on        # реплика записала WAL на диск
# Kafka: запись подтверждается, когда её получили все синхронные реплики, а их не меньше двух
acks=all, min.insync.replicas=2, replication.factor=3

Что хотят услышать

  • Когда лидер отвечает клиенту в каждом режиме.
  • Цена синхронной: задержка и доступность записи; риск асинхронной: потеря данных.
  • Полусинхронная и кворумная как компромисс.
  • RPO и RTO — плюс.

Частые ошибки

  • Считать, что реплика = бэкап без потерь при асинхронной репликации.
  • Делать единственную синхронную реплику в другом регионе.

Проверьте себя

Один верный вариант. Подумайте, потом откройте ответ.

Показать варианты и ответ
  • ✗Асинхронная репликация гарантирует отсутствие потерь при падении лидера
  • ✗Синхронная репликация уменьшает задержку записи за счёт параллельности
  • ✗RPO — время восстановления сервиса, RTO — объём потерянных данных
  • ✓Синхронная — без потерь, но медленнее; асинхронная — наоборот

Что спросят дальше

Связанные вопросы

Партнёр платформы

Разбор собеседования с sotto

После собеседования sotto разбирает разговор: оценка, каждый вопрос — хорошо, частично или слабо, чего не хватило в ответе и над чем поработать к следующему разу. Первые 30 минут бесплатно.

Разбор собеседования