Миграция базы данных

Миграция может потребоваться по ряду причин:

• Переход на новую версию СУБД. С выходом обновлений производители баз данных обычно прекращают поддержку старых версий. Чтобы продолжать получать техническую поддержку и исправления, нужно обновить версию.
• Изменение аппаратных требований. Устаревшее железо может не справляться с возросшей нагрузкой. Миграция на современную СУБД позволит лучше использовать ресурсы новых серверов.
• Переход на другую операционную систему. Компания может стандартизировать IT-инфраструктуру на одной ОС. Тогда потребуется мигрировать базы данных на совместимое ПО.
• Консолидация баз данных компании. У компании может быть несколько разрозненных баз, которые имеет смысл объединить в одну.
• Повышение производительности и масштабируемости. Новая СУБД может предоставить лучшую производительность и возможность расширения.
• Устранение вендорной зависимости. Компания хочет иметь возможность сменить поставщика ПО, если его условия перестанут устраивать.
• Переход на облачные решения. Облачные СУБД могут обеспечить большую гибкость и надежность хранения данных.

Подготовка к миграции

Перед началом работ по миграции базы данных необходимо провести тщательную подготовку. От качества подготовки будет зависеть успех всего проекта по миграции.

 Анализ текущей базы данных

Для начала нужно «вскрыть пациента и посмотреть что внутри». То есть проанализировать структуру и состав данных в текущей базе данных.

В ходе анализа определяют:

• Количество и размер таблиц. Если таблиц сотни или тысячи — это одна история. А если их всего десяток — совсем другая.
• Количество строк или записей в каждой таблице. От этого зависит объем данных для миграции. Нужно выявить самые «тяжелые» таблицы.
•  Состав индексов и ключей в таблицах. Индексы ускоряют выборку, но замедляют загрузку данных. Придется воссоздавать индексы в новой БД.
• Наличие связей между таблицами. Внешние ключи и отношения нужно будет воссоздать. Сложные зависимости могут повлиять на стратегию.
• Используемые типы данных и их объем. Стоит обратить внимание на большие текстовые поля, мультимедиа и прочие «тяжелые» данные. Их миграция будет дольше.
• Статистика по частоте обращения к разным таблицам и запросам. Поможет выбрать стратегию миграции. Нужно выделить наиболее критичные для бизнеса данные.
• «Узкие места» текущей БД — что замедляет работу, где возникают тормоза. Новая БД должна это исправить.

Также необходимо проанализировать все хранимые процедуры, триггеры, представления. Они также потребуют миграции и воссоздания в целевой БД.

Оцениваются бизнес-процессы, критичные для работы приложения. Это поможет спланировать переключение приложений на новую базу данных.

На основе анализа составляются подробные оценки объемов предстоящей работы по миграции для каждого компонента БД.

Результатом анализа должна быть максимально полная и детальная картина структуры, данных, нагрузок и особенностей текущей базы данных. Чем детальнее анализ, тем проще будет спланировать работы по миграции.

 Выбор стратегии миграции

Здесь есть три основных варианта:

Выбор конкретной стратегии зависит от результатов анализа БД и бизнес-требований. Важно учесть критичность и сроки проекта, бюджет и ресурсы.

При полной миграции все приложения сразу переключаются на новую БД. При поэтапной используют обе базы данных в течение переходного периода.

На этапе планирования стратегии определяется:

• Порядок миграции элементов БД (какие объекты в какой очередности).
• Сроки и длительность этапов для поэтапной миграции.
• Меры по синхронизации данных между БД при поэтапной миграции.
• Требования к доработке приложений для работы с двумя БД.
• Регламент переключения приложений на новую БД.
• Стратегия отказа от старой БД после завершения миграции.

Важно учесть требования приложений, совместимость СУБД, задачи по производительности и масштабированию.

Например, нужно решить, требуется ли распределенная БД для повышения отказоустойчивости. Или достаточно кластера из двух узлов.

Основные критерии выбора:

• Производительность для необходимого объема данных и нагрузки.
• Возможности по масштабированию (вертикальному и горизонтальному).
• Отказоустойчивость и восстановление после сбоев.
• Совместимость с текущими приложениями и их требованиями к БД.
• Сложность миграции данных для конкретной пары СУБД.
• Стоимость лицензий при необходимом объеме данных и нагрузке.
• Стоимость технической поддержки и дополнительных опций.
• Зрелость технологий, если рассматриваются новые продукты.

Важный момент — оценка совместимости приложений. Некоторые из них могут потребовать доработки под новую СУБД.

Результатом должно быть четкое понимание архитектуры и конфигурации целевой платформы базы данных.

При выборе инструментов стоит обратить внимание на:

• Поддержку конкретных СУБД, между которыми нужно провести миграцию.
• Производительность и масштабируемость для больших объемов данных.
• Возможности параллельной многопоточной миграции.
• Гибкость преобразования данных, настройки правил миграции.
• Автоматическое преобразование типов данных, индексов, ключей.
• Средства сравнения структур баз данных и выявления различий.
• Варианты синхронизации при поэтапной миграции.
• Удобство мониторинга хода миграции и логирования.
• Возможности исправления ошибок, перезапуска прерванных процессов.
•  Документация и техническая поддержка.

Тщательный подбор и тестирование инструментов — обязательное условие для успешной миграции. Это позволит избежать сюрпризов во время переноса данных на новую платформу БД.

В итоге, качественная подготовка по всем рассмотренным направлениям — залог успешного переезда на новую базу данных. От этого этапа зависит вся дальнейшая работа по миграции и эксплуатации целевой БД.

Процесс миграции

После тщательной подготовки можно приступать непосредственно к миграции данных на новую платформу БД. Этот этап включает следующие шаги:

Экспорт данных из исходной БД

На этом шаге происходит выгрузка данных из таблиц, схем и прочих объектов существующей базы данных.
Для экспорта используются выбранные ранее инструменты миграции — утилиты СУБД, сторонние программы или скрипты.

При больших объемах данных процесс выгрузки может занять продолжительное время. Чтобы оптимизировать скорость, используют:

• Выгрузку только необходимых данных, если применяется частичная миграция. Это позволит сократить объем и время экспорта.
• Параллельную многопоточную выгрузку по разделам данных. Распределение нагрузки между ядрами процессора ускорит экспорт.
•  Выгрузку данных без индексов с последующим созданием индексов при загрузке. Индексы замедляют выборку.
• Выгрузку в режиме «только для чтения» без блокировки обновлений данных. Это позволит не останавливать работу исходной БД.
• Увеличение ресурсов исходной БД для процесса выгрузки — оперативной памяти, процессоров, дисковых операций в секунду.
• Разделение больших таблиц для параллельной выгрузки частей данных.

Также важно обеспечить целостность выгружаемых данных. Для этого может применяться:

• Выгрузка состояния данных на определенную дату/время.
• Выгрузка приостановленных обновлений через транзакционные журналы.
• Блокировка записей на чтение во время выгрузки.

Результатом являются файлы с данными в определенном формате, готовые для импорта в целевую БД.

Преобразование данных

Это один из наиболее важных и сложных этапов миграции.

При переносе данных из одной СУБД в другую почти гарантированно потребуется преобразование:

•  Изменение типов данных для совместимости со схемой целевой БД.
• Преобразование кодировок символов, форматов дат, чисел.
• Разделение или объединение отдельных полей.
• Изменение значений данных по определенным правилам.
• Преобразование хранимых процедур, функций, триггеров исходной БД в соответствии с возможностями целевой СУБД.

На этапе подготовки должны быть определены необходимые преобразования исходя из различий схем БД. Для автоматизации преобразований создаются специальные скрипты преобразования. Их необходимо тщательно протестировать на репрезентативной выборке данных перед применением.

Загрузка данных в целевую БД

На этом шаге преобразованные данные импортируются в новую базу данных.
Для загрузки также применяются выбранные инструменты миграции.

Основные методы оптимизации:

• Параллельный многопоточный импорт по разделам данных. Это позволит максимально загрузить ресурсы сервера БД.
• Отключение проверок целостности, индексов и триггеров на время загрузки. Это ускорит импорт, но требует последующего восстановления.
• Пакетная загрузка данных блоками оптимального размера, а не построчно.
• Выделение достаточных аппаратных ресурсов целевой БД — оперативной памяти, процессоров, дисковых операций в секунду.
• Предзагрузка данных в оперативную память перед массовой загрузкой. Это сэкономит время на дисковых операциях.

По завершении загрузки происходит восстановление индексов, ключей, схемы данных.
Для контроля процесса ведётся логирование действий и фиксация всех возможных ошибок.

Тестирование результатов миграции

После завершения загрузки данных необходимо тщательно протестировать результаты на корректность.

Проверяется:

•  Количество загруженных записей соответствует исходным данным.
•  Все данные загружены без ошибок и успешно преобразованы.
•  Ссылочная целостность внешних ключей и связей восстановлена.
•  Индексы, ограничения и триггеры работают правильно.
•  Хранимые процедуры, представления и прочие объекты мигрированы корректно.
•  Выборки и изменения данных через приложения работают без ошибок.
•  Производительность целевой БД соответствует требованиям.

Обязательно тестирование всего функционала приложений, использующих базу данных.
Для автоматизации тестирования создаются специальные скрипты проверок. Они должны покрывать все критичные сценарии использования данных.
Результаты тестирования тщательно анализируются. Фиксируются все дефекты для последующего исправления.

Исправление ошибок

Несмотря на тщательную подготовку, в процессе миграции могут возникнуть ошибки. Это может быть:

• Некорректная конвертация данных.
• Нарушение ссылочной целостности.
• Неправильно перенесенные индексы и схемы.
• Сбои и прерывания процессов миграции.

В таких случаях требуется внести исправления в инструменты миграции и перезапустить ошибочные шаги.

Для минимизации ошибок часто применяется поэтапный подход:

• Сначала мигрируется тестовое подмножество данных.
• При ошибках процесс дорабатывается и повторяется для тестового набора.
• После успешной тестовой миграции осуществляется перенос всего объема данных.

Регулярное резервное копирование данных позволит при необходимости «откатиться» к последней успешной точке.
Тщательное тестирование и поэтапная миграция — залог своевременного обнаружения и исправления дефектов переноса данных.

В итоге, процесс миграции требует точного следования этапам и осторожного подхода. При должной подготовке и планировании этот критичный переход может пройти успешно и в заданные сроки.

Переключение на новую БД

После успешного завершения миграции данных необходимо настроить работу приложений с новой базой данных и отказаться от старой платформы.

Настройка работы приложений с новой БД

Для всех приложений, использующих базу данных, нужно произвести изменение конфигурации для подключения к новой БД.

В конфигурации прописываются:

• Сетевые адреса серверов новой БД
• Пользователи и пароли для подключения
• Название новой базы данных
• Другие необходимые параметры подключения

Также приложения могут потребовать доработки логики взаимодействия с БД из-за различий в реализации СУБД.
Например, для портирования хранимых процедур или системных функций.
Настройки приложений для работы с новой БД желательно провести заблаговременно, до переключения.

Тестирование работы приложений

Перед переводом в продуктивную эксплуатацию обязательно тестирование работы приложений с новой базой данных.

Проверяется:

• Корректность подключения и аутентификации.
• Выполнение всех операций приложения — запросов, изменений, вызовов хранимых процедур.
• Отсутствие ошибок в логах приложений.
• Соответствие производительности требованиям.
• Корректная работа в штатных и нештатных ситуациях — сбои, нагрузки и т.д.

Результаты тестирования тщательно анализируются. Все выявленные проблемы должны быть устранены до перевода приложений в продуктивную работу.

Перенос исторических данных

В некоторых случаях часть исторических или архивных данных может оставаться в старой БД после миграции.
При необходимости обращения к этим данным из приложений реализуется механизм запросов к обеим базам данных.

Для этого может использоваться:

• Федерация данных между БД.
• Реализация логики запросов к нескольким БД в приложении.
• Асинхронная репликация части данных из старой БД в новую.

По мере снижения значимости исторических данных старая БД может быть выведена из эксплуатации.

Отказ от старой БД

После перехода всех приложений на новую платформу старая база данных отключается.

Проводится работа по:

• Резервному копированию данных из старой БД для решения проблем в будущем.
• Отключению приложений от старой БД.
• Остановке работы серверов старой СУБД.
• Перенастройке мониторинга на новую платформу БД.
• Удалению или архивированию файлов старой БД.

После отказа от старой системы вся работа ведётся только с использованием новой базы данных.
Таким образом происходит полноценный переход приложений на современную платформу хранения данных с сохранением возможности доступа к исторической информации.

Результаты

По завершении всех работ необходимо подвести итоги и проанализировать результаты миграции.

Статистика по времени и ресурсам

Составляется подробная статистика о затраченном времени и использованных ресурсах на каждом из этапов миграции:

• Общее время подготовки и планирования.
• Время экспорта данных из исходной БД.
• Длительность этапов преобразования данных.
• Скорость и время импорта данных.
• Время тестирования и исправления дефектов.
• Задействованные аппаратные ресурсы — процессоры, память, сеть, дисковая подсистема.

Это поможет оптимизировать расчет ресурсов и сроков для будущих миграций.

Сравнение производительности

Проводится сравнение ключевых метрик производительности исходной и целевой БД:

• Скорость выполнения типовых запросов приложений.
• Время реакции при нагрузках.
• Максимальная производительность на стандартных тестах.
• Показатели использования ресурсов.

На основе сравнения делается вывод об улучшении или ухудшении производительности после миграции.

Описание проблем и решений

Фиксируются все значимые проблемы, возникшие в ходе миграции, и способы их решения.
Это поможет учесть подобные ситуации в будущих проектах.

Рекомендации по оптимизации

Даются рекомендации по улучшению процесса миграции для аналогичных проектов:

• По сокращению сроков и повышению эффективности работ.
• По необходимым ресурсам на каждом этапе.
• По устранению возникших проблем.
• По внедрению передовых методов и инструментов миграции данных.

Таким образом, анализ результатов миграции позволит улучшить процесс переноса данных для будущих проектов.

Заключение

Подводя итог, можно сделать следующие основные выводы о проведении миграции базы данных.
Миграция БД — сложный технический процесс, требующий тщательной подготовки и планирования. Успех миграции зависит от множества факторов, поэтому к работе необходимо подходить максимально ответственно.

Главные условия успешной миграции базы данных:

• Полное и детальное обследование исходной БД перед началом работ.
• Выбор оптимальной стратегии и средств миграции на основе анализа.
• Тестирование процессов и инструментов миграции на представительном подмножестве данных.
• Поэтапное выполнение работ с контролем результатов на каждом шаге.
• Наличие резервных копий данных для возможности отката.
• Тщательное тестирование перенесенных данных и работы приложений.
• Надежное планирование перехода приложений на новую БД.

Миграция базы данных необходима, когда текущая БД перестает удовлетворять требованиям бизнеса по функциональности, производительности, надежности или совместимости.
Грамотное планирование и исполнение миграции позволит минимизировать риски и избежать простоев в работе информационной системы.