Configurations régionales, birégionales et multirégionales

Cette page décrit les différents types de configurations d'instance disponibles dans Spanner, ainsi que les différences et les compromis entre eux.

Configurations d'instance

Une configuration d'instance Spanner définit l'emplacement géographique et la réplication des bases de données dans cette instance. Lorsque vous créez une instance, vous devez la configurer comme régionale, birégionale ou multirégionale. Pour ce faire, vous devez sélectionner une configuration d'instance, qui détermine l'emplacement de stockage de vos données pour cette instance :

• Configurations régionales : toutes les ressources résident dans une même région Google Cloud .
• Configurations birégionales : toutes les ressources couvrent deux régions et résident dans un seul pays (disponibles dans l'édition Enterprise Plus).
• Configurations multirégionales : les ressources couvrent plus de deux régions (disponibles dans l'édition Enterprise Plus).

Pour en savoir plus sur les considérations spécifiques à la région, consultez la page Zones géographiques et régions.

Les configurations d'instance avec des régions et des topologies de réplication prédéfinies sont appelées configurations d'instance de base. Vous pouvez créer des configurations d'instance personnalisées et ajouter des instances dupliquées en lecture seule facultatives à une configuration d'instance de base prédéfinie (disponible dans les éditions Enterprise et Enterprise Plus). L'instance répliquée en lecture seule ajoutée doit se trouver dans une région qui ne fait pas partie de la configuration d'instance existante. Pour obtenir la liste des régions en lecture seule facultatives que vous pouvez ajouter, consultez la colonne "Région facultative" sous Configurations régionales disponibles et Configurations multirégionales disponibles. Vous ne pouvez pas modifier la topologie de réplication des configurations d'instance de base. Pour en savoir plus, consultez Répliques en lecture seule.

Vous pouvez déplacer votre instance d'une configuration d'instance vers une autre configuration d'instance régionale, birégionale ou multirégionale (par exemple, de regional-us-central1 à nam3). Vous pouvez également créer une configuration d'instance personnalisée avec des répliques supplémentaires, puis déplacer votre instance vers la nouvelle configuration d'instance personnalisée. Par exemple, si votre instance se trouve dans regional-us-central1 et que vous souhaitez ajouter une réplique en lecture seule us-west1, vous devez créer une configuration d'instance personnalisée avec regional-us-central1 comme configuration de base et ajouter us-west1 comme réplique en lecture seule. Déplacez ensuite votre instance vers cette nouvelle configuration d'instance personnalisée.

Configurations régionales

Les servicesGoogle Cloud sont disponibles dans des zones géographiques en Amérique du Nord, en Amérique du Sud, en Asie, en Australie et en Europe. Si vos utilisateurs et services se trouvent dans la même région, choisissez une configuration d'instance régionale pour assurer une latence faible lors des opérations de lecture et d'écriture.

Pour toute configuration régionale de base, Spanner gère trois instances répliquées avec accès en lecture/écriture, chacune dans une zone Google Clouddifférente de cette région. Chaque instance dupliquée en lecture/écriture contient une copie complète de votre base de données opérationnelle, capable de diffuser les requêtes en lecture/écriture et en lecture seule. Spanner utilise des instances répliquées dans différentes zones, de sorte que votre base de données reste disponible en cas de défaillance d'une zone unique.

Configurations disponibles

Spanner propose les configurations d'instance régionales de base suivantes. Pour demander une région d'instance répliquée en lecture seule facultative qui ne figure pas dans le tableau suivant, remplissez ce formulaire de demande. Notez que nous utilisons ces demandes pour évaluer la demande pour les futures régions et que nous ne répondrons peut-être pas directement à votre demande.

Réplication

Les configurations régionales de base contiennent trois instances répliquées en lecture/écriture. Chaque mutation Spanner nécessite un quorum d'écriture composé d'une majorité de répliques votantes. Les quorums d'écriture sont formés à partir de deux des trois répliques dans les configurations régionales. Pour en savoir plus sur les régions principales et les répliques de vote, consultez Réplication.

Vous pouvez créer une configuration d'instance régionale personnalisée et ajouter des instances répliquées en lecture seule facultatives. Les instances répliquées en lecture seule peuvent vous aider à faire évoluer les lectures et à prendre en charge les lectures obsolètes à faible latence. Ces répliques en lecture seule ne participent pas aux quorums d'écriture. Les réplicas n'ont aucune incidence sur le SLA Spanner >= 99,99% pour les instances régionales. Vous pouvez ajouter des zones listées dans la colonne "Région facultative" en tant qu'instances répliquées en lecture seule facultatives. Si vous ne voyez pas l'emplacement de l'instance répliquée en lecture seule de votre choix, vous pouvez demander une nouvelle région d'instance répliquée en lecture seule facultative. Pour en savoir plus, consultez Instances répliquées avec accès en lecture.

Bonnes pratiques concernant les performances pour les configurations régionales

Pour optimiser les performances, suivez les bonnes pratiques suivantes :

• Concevez un schéma qui évite les hotspots et autres problèmes de performances.
• Placez les ressources de calcul critiques dans la même région que votre instance Spanner.
• Provisionnez suffisamment de capacité de calcul pour maintenir l'utilisation totale du processeur de haute priorité en dessous de 65%.
• Pour en savoir plus sur le débit par nœud Spanner, consultez Performances pour les configurations régionales.

Configurations birégionales

Les configurations birégionales vous permettent de répliquer les données de la base de données dans plusieurs zones de deux régions d'un même pays, selon ce qui est défini par la configuration de l'instance.

Les configurations birégionales effectuent les opérations suivantes :

• Diffuser des lectures à partir de deux régions d'un même pays
• Respecter les exigences de résidence des données.
• Offrent une disponibilité et des SLA plus élevés que les configurations régionales.

Spanner propose des configurations birégionales en Allemagne, en Australie, en Inde et au Japon.

Pour en savoir plus sur le débit par nœud Spanner, consultez Performances des configurations birégionales.

Configurations disponibles

Spanner propose les configurations d'instance birégionales de base suivantes :

Avantages

Les instances birégionales offrent les principaux avantages suivants :

• Disponibilité de 99,999% : dans deux régions du même pays, ce qui est supérieur à la disponibilité de 99,99% offerte par les configurations régionales Spanner.

• Distribution des données : vos données sont automatiquement répliquées entre les deux régions avec des garanties de cohérence forte.

• Exigences de résidence des données : respecte les exigences de résidence des données dans les pays listés sous Configurations disponibles pour les configurations birégionales.

Réplication

Une région birégionale contient six instances répliquées, trois dans chaque région. L'une des régions est désignée comme région principale par défaut (listée dans le tableau précédent). Vous pouvez modifier la région principale d'une base de données. Dans chaque région, il existe deux instances répliquées en lecture/écriture et une instance répliquée témoin. Lorsque les deux régions sont opérationnelles et exécutées dans une configuration birégionale, le quorum est établi sur les six répliques. Un quorum et un commit de transaction nécessitent au moins deux répliques dans chaque région.

Basculement et restauration

Une fois que vous avez créé une configuration birégionale, vous pouvez afficher la métrique Chronologie de l'état du quorum birégional dans le tableau de bord Informations système. Cette métrique n'est disponible que pour les configurations birégionales. Il indique l'état de trois quorums :

• Quorum birégional : Global
• Le quorum d'une seule région dans chaque région (par exemple, Sydney et Melbourne)

Une barre orange s'affiche dans la timeline en cas d'interruption de service. Vous pouvez le survoler pour afficher les heures de début et de fin de la perturbation.

Pour un objectif de temps de récupération (RTO) plus rapide, nous vous recommandons de surveiller ou de configurer une alerte sur la métrique de chronologie de l'état du quorum birégional. Cette métrique vous aide à prendre des décisions autogérées concernant le moment du basculement en cas de défaillance régionale. Une fois le basculement d'instance déclenché, il se termine généralement en une minute.

Spanner permet également les basculements automatiques gérés par Google, qui peuvent prendre jusqu'à 45 minutes à partir du moment où l'échec est détecté pour la première fois. Le délai de reprise plus long est dû à la surveillance de Google à l'échelle du service. Nous devons recueillir des signaux supplémentaires pour vérifier que l'ensemble de la région est touchée et valider l'impact au niveau de la région. Cela permet également de s'assurer qu'un basculement se traduit par un meilleur service global pour les utilisateurs de la configuration.

Pour basculer et revenir en arrière manuellement, consultez Modifier le quorum birégional.

Tenez compte des points suivants lorsque vous décidez d'effectuer un basculement et un retour à l'état initial manuels :

• Si les trois quorums sont opérationnels, aucune action n'est requise.

• Si l'une des régions présente des perturbations, il s'agit probablement d'une interruption de service régionale. Cela peut entraîner une baisse de la disponibilité des bases de données exécutées dans votre quorum birégional. Les écritures peuvent également échouer, car un quorum ne peut pas être établi et les transactions finissent par expirer. À l'aide du tableau de bord "Insights système", observez les taux d'erreur et la latence dans votre base de données. Si les taux d'erreur ou la latence augmentent, nous vous recommandons d'effectuer un basculement, c'est-à-dire de modifier le quorum birégional pour le remplacer par la région qui est toujours opérationnelle. Une fois que la région perturbée est de nouveau opérationnelle, vous devez restaurer le quorum birégional, en le faisant passer d'une seule région à deux. Google effectue automatiquement un basculement et un retour à l'état initial lorsqu'il détecte une panne régionale. Vous pouvez également effectuer un basculement manuel si vous détectez une interruption. Toutefois, n'oubliez pas de rétablir manuellement le basculement si vous l'avez effectué manuellement.

• Si le quorum birégional présente des interruptions alors que les deux régions uniques sont opérationnelles, il s'agit d'un problème de partitionnement du réseau. Les deux régions ne peuvent plus communiquer entre elles. Elles sont donc toutes les deux indiquées comme opérationnelles, même si le système global ne l'est pas. Dans ce scénario, nous vous recommandons de basculer vers la région principale par défaut. Une fois le problème de partition réseau résolu et le quorum birégional rétabli, vous devez effectuer manuellement le basculement.

La double région offre un objectif de point de récupération (RPO) nul, car aucune donnée n'est perdue en cas de panne régionale ou de problème de partitionnement du réseau.

Pour vérifier le mode (unique ou double) de votre quorum birégional, consultez Vérifier le quorum birégional.

Bonnes pratiques de basculement et de restauration

Voici quelques bonnes pratiques concernant le basculement et la restauration automatique :

• Ne basculez pas vers une seule région si aucune défaillance ni interruption ne se produit dans une région. Le basculement vers une seule région augmente le risque d'indisponibilité globale du système en cas de défaillance de cette région.
• Soyez prudent lorsque vous sélectionnez la région vers laquelle basculer. Si vous choisissez une mauvaise région pour le basculement, la base de données sera indisponible. Vous ne pourrez pas la récupérer avant que la région soit de nouveau en ligne. Pour vérifier, vous pouvez utiliser un script Bash afin de contrôler l'état de votre région unique avant d'effectuer le basculement.
• Si la région non opérationnelle est la région principale par défaut, modifiez la région principale par défaut pour la définir sur la région de reprise après sinistre après avoir effectué le basculement. Après avoir vérifié que les deux régions sont de nouveau opérationnelles, effectuez un basculement, puis redéfinissez la région principale sur celle d'origine.
• N'oubliez pas de revenir manuellement à l'état initial si vous avez effectué un basculement manuel.

Limites

Vous ne pouvez pas créer de configuration d'instance birégionale personnalisée. Vous ne pouvez pas ajouter d'instances répliquées en lecture seule à une configuration d'instance birégionale.

Configurations multirégionales

Les configurations régionales Spanner répliquent les données entre plusieurs zones d'une même région. Toutefois, une configuration régionale peut ne pas être optimale si :

• Votre application doit souvent lire des données provenant de plusieurs zones géographiques (par exemple, pour diffuser des données aux utilisateurs en Amérique du Nord et en Asie).
• Vos écritures proviennent d'un emplacement différent de vos lectures (par exemple, si vous avez de grandes charges de travail d'écriture en Amérique du Nord et de grandes charges de travail de lecture en Europe).

Les configurations multirégionales peuvent :

• Diffuser des écritures depuis plusieurs régions
• Maintenez la disponibilité en cas de défaillance régionale.
• Offrent une disponibilité et des SLA plus élevés que les configurations régionales.

Les configurations multirégionales vous permettent de répliquer vos bases de données dans plusieurs zones de plusieurs régions, selon ce qui est défini par la configuration de l'instance. Chaque configuration multirégionale contient deux régions de lecture/écriture. Une région en lecture/écriture contient deux instances répliquées en lecture/écriture situées dans des zones distinctes. Ces répliques vous permettent de lire des données avec une latence plus faible à partir de plusieurs emplacements proches ou au sein des régions de la configuration.

Toutefois, il existe des compromis, car dans une configuration multirégionale, les instances répliquées du quorum (lecture/écriture) sont réparties sur plusieurs régions. Vous remarquerez peut-être une latence réseau supplémentaire lorsque ces répliques communiquent entre elles pour former un quorum d'écriture. Les lectures ne nécessitent pas de quorum. Votre application peut ainsi effectuer des lectures plus rapidement dans davantage d'endroits, au prix d'une légère augmentation de la latence en écriture. Pour en savoir plus, consultez Le rôle des réplicas dans les opérations d'écriture et de lecture.

Configurations disponibles

Spanner propose les configurations d'instance multirégionales de base suivantes. Pour demander une région d'instance répliquée en lecture seule facultative qui ne figure pas dans le tableau suivant, remplissez ce formulaire de demande. Notez que nous utilisons ces demandes pour évaluer la demande pour les futures régions et que nous ne répondrons peut-être pas directement à votre demande.

Un continent

Trois continents

• L : région principale par défaut. Pour en savoir plus, consultez Modifier la région principale d'une base de données.

• 1R : une instance répliquée dans la région.

• 2R : deux instances répliquées dans la région.

• 2RW+1W : deux instances répliquées en lecture/écriture et une instance répliquée témoin dans la région.

• 1-OR : une réplique facultative. Vous pouvez créer une configuration d'instance régionale personnalisée et ajouter une instance répliquée en lecture seule facultative. Pour en savoir plus, consultez Créer une configuration d'instance personnalisée.

• 2-OR : jusqu'à deux réplicas facultatifs. Vous pouvez créer une configuration d'instance régionale personnalisée et ajouter une ou deux instances répliquées en lecture seule facultatives. Nous vous recommandons d'en ajouter deux (si possible) pour maintenir une faible latence de lecture. Pour en savoir plus, consultez Créer une configuration d'instance personnalisée.

• A : la configuration de cette instance est limitée par une liste d'autorisation. Pour y accéder, contactez votre responsable de compte technique.

L'emplacement de la ressource pour une configuration d'instance multirégionale détermine la garantie de zone de reprise après sinistre pour la configuration. Il définit l'emplacement de stockage des données au repos.

Avantages

Les instances multirégionales offrent les principaux avantages suivants :

• Disponibilité de 99,999%, ce qui est supérieur à la disponibilité de 99,99% offerte par les configurations régionales Spanner.

• Distribution des données : Spanner réplique automatiquement vos données entre les régions avec des garanties de cohérence forte. Vos données peuvent ainsi être stockées là où elles sont utilisées, ce qui peut réduire la latence et améliorer l'expérience utilisateur.

• Cohérence externe : même si Spanner réplique les données dans des zones géographiques éloignées, vous pouvez toujours utiliser Spanner comme s'il s'agissait d'une base de données s'exécutant sur une seule machine. Les transactions sont assurées d'être sérialisables et l'ordre des transactions dans la base de données est le même que celui dans lequel les clients consultent les transactions qui ont été validées. La cohérence externe est une garantie plus forte que la "cohérence forte" fournie par d'autres produits. Consultez la section TrueTime et cohérence externe pour en savoir plus sur cette propriété.

Réplication

Chaque configuration multirégionale de base contient deux régions désignées comme régions de lecture/écriture, chacune contenant deux instances répliquées en lecture/écriture. L'une de ces régions en lecture/écriture est désignée comme région principale par défaut, ce qui signifie qu'elle contient les instances répliquées principales de votre base de données. Spanner place également une instance répliquée témoin dans une troisième région appelée région témoin.

Lorsqu'un client émet une mutation dans votre base de données, un formulaire de quorum d'écriture est créé. Il se compose de l'une des instances dupliquées issues de la région principale par défaut et de deux des quatre instances dupliquées supplémentaires participant au vote. (Le quorum peut être constitué d'instances dupliquées provenant de deux ou trois des régions composant votre configuration, en fonction des autres instances dupliquées participant au vote.) En plus de ces cinq instances répliquées de vote, certaines configurations multirégionales de base contiennent des instances répliquées en lecture seule pour diffuser des lectures à faible latence. Les régions contenant des instances répliquées en lecture seule sont appelées régions en lecture seule.

En général, les régions participant au vote dans une configuration multirégionale sont placées dans une zone géographiquement proche (à une distance de moins de 1 600 kilomètres) pour créer un quorum à faible latence qui permet des opérations d'écriture rapides. En savoir plus Toutefois, les régions sont encore suffisamment éloignées les unes des autres (en général, d'au moins quelques centaines de kilomètres) pour éviter les défaillances coordonnées. De plus, si votre application cliente se trouve dans une région non responsable, Spanner utilise le routage optimisé vers la région responsable pour router dynamiquement les transactions en lecture-écriture afin de réduire la latence dans votre base de données. Pour en savoir plus, consultez Routage tenant compte du leader.

Vous pouvez créer une configuration d'instance multirégionale personnalisée avec des instances répliquées en lecture seule facultatives. Les instances répliquées en lecture seule personnalisées que vous créez ne peuvent pas être incluses dans les quorums d'écriture. Vous pouvez ajouter des régions listées dans la colonne "Région facultative" en tant qu'instances répliquées en lecture seule facultatives. Si vous ne voyez pas l'emplacement de l'instance répliquée en lecture seule de votre choix, vous pouvez demander une nouvelle région d'instance répliquée en lecture seule facultative. Pour en savoir plus, consultez Instances répliquées avec accès en lecture.

Bonnes pratiques concernant les performances pour les configurations multirégionales

Pour optimiser les performances, suivez les bonnes pratiques suivantes :

• Concevez un schéma qui évite les hotspots et autres problèmes de performances.
• Pour une latence optimale en écriture, placez les ressources de calcul allouées aux charges de travail lourdes en écriture dans ou à proximité de la région principale par défaut.
• Pour des performances en lecture optimales en dehors de la région principale par défaut, utilisez une obsolescence d'au moins 15 secondes.
• Pour éviter de dépendre d'une seule région pour vos charges de travail, placez les ressources de calcul critiques dans au moins deux régions. Une bonne option consiste à les placer à côté des deux régions en lecture/écriture différentes afin qu'une panne dans une seule région n'ait pas d'impact sur l'ensemble de votre application.
• Provisionnez suffisamment de capacité de calcul pour maintenir l'utilisation totale du processeur de haute priorité en dessous de 45 % dans chaque région.
• Pour en savoir plus sur le débit par nœud Spanner, consultez Performances des configurations multirégionales.

Déplacer une instance

Vous pouvez déplacer votre instance Spanner d'une configuration d'instance vers une autre, y compris entre les configurations régionales et multirégionales. Le déplacement de votre instance n'entraîne aucun temps d'arrêt, et Spanner continue de fournir les garanties de transaction habituelles, y compris une cohérence forte, pendant le déplacement.

Pour en savoir plus sur le déplacement d'instances Spanner, consultez Déplacer une instance.

Configurer la région principale par défaut

Pour modifier l'emplacement de la région principale par défaut de votre base de données afin qu'il soit plus proche des clients qui se connectent et réduire ainsi la latence des applications, vous pouvez modifier la région principale de n'importe quelle instance Spanner qui utilise une configuration birégionale ou multirégionale. Pour savoir comment modifier l'emplacement de la région principale, consultez Modifier la région principale d'une base de données. Les seules régions pouvant devenir la région principale par défaut de votre base de données sont les régions en lecture/écriture de votre configuration birégionale ou multirégionale.

La région principale est responsable de la gestion de toutes les écritures de base de données. Par conséquent, si la majeure partie de votre trafic provient d'une région géographique, vous pouvez le déplacer vers cette région pour réduire la latence. La mise à jour de la région principale par défaut n'est pas coûteuse et n'implique aucun déplacement de données. La prise en compte de la nouvelle valeur prend quelques minutes.

La modification de la région principale par défaut correspond à une modification du schéma qui utilise une opération de longue durée. Si nécessaire, vous pouvez obtenir l'état de l'opération de longue durée.

Compromis : configurations régionales, birégionales et multirégionales

Configuration	Disponibilité	Latence	Coût	Localité des données
Régionale	99,99 %	Réduit les latences d'écriture dans la région.	Coûts réduits ; consultez les tarifs.	Active la gouvernance des données géographiques.
Birégional	99,999 %	Latences de lecture plus faibles depuis deux régions géographiques, avec une légère augmentation de la latence d'écriture.	Coûts plus élevés ; consultez les tarifs.	Répartit les données dans deux régions d'un même pays.
Multirégional	99,999 %	Latences de lecture plus faibles depuis plusieurs régions géographiques, avec une légère augmentation de la latence d'écriture.	Coûts plus élevés ; consultez les tarifs.	Distribue les données sur plusieurs régions de la configuration.

Étapes suivantes

• Découvrez comment créer une instance Spanner.
• En savoir plus sur les zones géographiques et régions dansGoogle Cloud