Database Automation là gì? Giải thích chi tiết về tự động hóa cơ sở dữ liệu

Database Automation là gì?

Database Automation, tự động hóa cơ sở dữ liệu, là phương pháp phổ biến của Quản trị cơ sở dữ liệu (DBA) và quản trị máy chủ, hay thường được gọi là DevOps - sự kết hợp giữa Development (phát triển) và Operations (vận hành).

Trong database automation, tự động hóa (automation) không phải là việc công ty thay thế con người bằng các tập lệnh. Ở đây, automation như một trợ lý giúp tăng tốc mọi thứ và hoàn thành nhiệm vụ nhanh hơn với ít lỗi hơn. Tự động hóa không thể thay thế cách các DBA thực hiện nhiệm vụ của họ hay giá trị họ mang lại cho tổ chức.

Database Automation hoạt động như thế nào?

Các công cụ Database Automation cung cấp nhiều khả năng tự động hóa được xây dựng theo mục đích áp dụng cho Hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu (DBMS) và các nhiệm vụ vận hành cơ sở hạ tầng liên quan. Dưới đây là các khả năng của tự động hóa cơ sở dữ liệu phổ biến nhất:

Xử lý dữ liệu

Các tác vụ xử lý dữ liệu (data processing) gồm các tác vụ thu thập, sao chép, dọn dẹp và di chuyển dữ liệu tự động giúp dữ liệu có nghĩa hơn, an toàn, tin cậy và sẵn sàng để xử lý ngay khi cần.

Quá trình thiết lập cơ sở hạ tầng CNTT và Cấu hình

Tại đây, bạn có thể tự động thiết lập môi trường cơ sở dữ liệu và kho lưu trữ cho các tác vụ và giai đoạn khác nhau trong Vòng đời phát triển phần mềm (SDLC). Điều kiện là các cụm cơ sở dữ liệu phải an toàn, hiệu suất cao và đáng tin cậy, đáp ứng yêu cầu của nhóm phát triển, bộ phận đảm bảo chất lượng (QA) và nhóm vận hành CNTT .

Cân bằng tải

Bằng cách tự động cân bằng tải (Load balancing), bạn có thể tối ưu hóa hiệu suất cơ sở dữ liệu về:

• Thông lượng
• Độ trễ
• Tận dụng tài nguyên

Phục hồi thảm họa và bảo vệ

Việc đánh mất các tài sản thông tin quan trọng có thể ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của một tổ chức. Do đó, các tổ chức phải đưa ra các chiến lược giảm thiểu rủi ro như:

• Cơ sở dữ liệu dự phòng (Database redundancy)
• Phân phối máy chủ tại các khu vực địa lý khác nhau
• Hệ thống phòng thủ tự động kích hoạt, chống lại sự thỏa hiệp và các cuộc tấn công mạng

Sao lưu và khôi phục 

Các hệ thống nên được lập trình để tự động sao lưu (backup)và khôi phục (restore) trong các trường hợp cụ thể nhằm giảm nguy cơ mất dữ liệu. Đặc biệt là trong trường hợp xâm nhập mạng làm tổn hại đến sự toàn vẹn của cơ sở dữ liệu nhạy cảm và quan trọng.

Cải tiến bảo mật

Triển khai các quy trình xác thực mạnh mẽ và quản lý truy cập.

Tuân thủ quy định

Hầu hết các tổ chức đều phải tuân theo nhiều quy định khác nhau. Chẳng hạn, quy định Quy định Chung về Bảo vệ Dữ liệu (GDPR) yêu cầu tổ chức ẩn danh dữ liệu người dùng khi hợp tác với các đối tác bên ngoài nếu chưa có sự đồng ý từ phía người dùng.

Việc không tuân thủ có thể dẫn đến:

• Khoản tiền phạt lớn
• Rắc rối pháp lý
• Đánh mất niềm tin của người dùng

Giám sát và báo cáo

Tự động hóa có thể được sử dụng trong quá trình giám sát và theo dõi cách cơ sở dữ liệu và thông tin thay đổi. Giám sát cơ sở dữ liệu giúp các tổ chức hiểu cách hoạt động, hệ thống và tài sản dữ liệu tuân thủ các chính sách.

Bất kỳ sự khác biệt nào cũng có thể được theo dõi và kích hoạt biện pháp khắc phục ngay lập tức trước khi chúng ảnh hưởng đến hoạt động kinh doanh.

Những gì cần phải được tự động hóa?

Như đã đề cập, database automation không phải là điều gì mới mẻ đối với DevOps. Vậy liệu có nên tự động hóa hay không? Các trường hợp phổ biến có thể dễ dàng trả lời “có” là các tác vụ có tính chất lặp đi lặp lại. Một số trường hợp nên tự động hoá như:

• Quá trình thiết lập cơ sở hạn tầng CNTT máy chủ (ví dụ: khởi tạo các phiên bản máy ảo (VM) như sử dụng vagrant, một công cụ xây dựng và quản lý các máy ảo; khởi tạo docker, phần mềm cho phép dựng, kiểm và triển khai ứng dụng nhanh chóng; hoặc khởi tạo nền tảng Kubernetes, để tự động khai thác hệ thống, quản lý các vùng chứa, mở rộng quy mô) và thiết lập quyền truy cập SSH hoặc VPN.
• Triển khai cụm database (cơ sở dữ liệu) mới
• Nhập cụm database có sẵn
• Triển khai/nhập database có sẵn vào cụm database hiện tại
• Tự động chuyển đổi sang hệ thống thay thế khi thất bại
• Phục hồi nút hoặc cụm tự động
• Triển khai các bộ cân bằng tải (load balancer), như ProxySQL, HaProxy, pgpool, pgbouncer, MaxScale, Keepalived…
• Sao lưu và khôi phục
• Thiết lập môi trường giám sát cơ sở dữ liệu (ví dụ: triển khai giám sát dựa trên Prometheus, một dịch vụ theo dõi và cảnh báo về hệ thống)
• Cho phép điều chỉnh bảo mật
• Bật hệ thống cảnh báo cho các tích hợp bên thứ ba khác
• Tạo các báo cáo như biểu đồ
• Xử lý bản ghi các truy vấn SQL (Slow query log)
• Tạo phân tích truy vấn (query analysis)
• Lưu trữ hoặc dọn dẹp cơ sở dữ liệu

Những nhiệm vụ kể trên có tính chất lặp đi lặp lại và rất dễ mắc lỗi, nhất là khi chúng phải được thực hiện nhanh chóng do hạn chế về thời gian. Do đó, việc tự động hóa chúng là điều không cần bàn cãi.

Những thứ không nên được tự động hóa là gì?

Tự động hóa không thể thay thế bộ kỹ năng và trí thông minh của DBA. Những điều phổ biến không nên được tự động hóa là:

Đặt lịch sao lưu: Quá trình sao lưu đương nhiên là một lịch trình đã được tự động hóa, thế nhưng ngày hay khoảng thời gian phải dựa trên tình hình thực tế của máy chủ. Ví dụ: bạn không thể thực hiện sao lưu khi hệ thống bị quá bận vào ban ngày, hoặc cũng có thể là ban đêm tùy vào loại ứng dụng bạn đang cung cấp và vị trí địa lý của nó.

Phục hồi dữ liệu (Data Recovery): Khi bạn gặp sự cố liên quan đến dữ liệu hoặc cụm lỗi không khôi phục được trong phục hồi nút/máy chủ tự động, bạn sẽ phải điều tra nguyên nhân dẫn đến tình trạng này. Bạn phải ghi lại cho Phân tích nguyên nhân gốc rễ (RCA) để tránh gặp lại nó trong tương lai. Tuy nhiên, có những trường hợp lỗi đến từ phần mềm cơ sở dữ liệu đang dùng hoặc có thể là do máy ảo bị hỏng.

Dữ liệu không nhất quán (Data Inconsistency): Đây chắc chắn không phải tình huống lý tưởng cho tự động hóa. Bạn sẽ không muốn dữ liệu của bạn bị rập khuôn theo quan niệm: “nếu dữ liệu bị hỏng, hãy tự động sửa nó”. Đây chắc chắn không phải là thực tiễn tốt. Có rất nhiều trường hợp bạn phải hiểu và điều tra trước khi quyết định. Ví dụ, trong MySQL (hệ quản trị cơ sở dữ liệu mã nguồn mở lớn nhất thế giới), có một công cụ Percona (nhánh mã nguồn mở trưởng thành của MySQL) được gọi là pt-table-checksum, tiếp theo đó là pt-table-sync. Cả hai có tính chất tương quan trong khắc phục sự không nhất quán của dữ liệu. Bạn chắc chắn sẽ không muốn tự động hóa quá tình này trừ khi bạn biết rất rõ về dữ liệu hoặc dữ liệu của bạn không rộng, hay dữ liệu có thể được tạo lại.

Có rất nhiều thứ bạn không nên tự động hóa. Trong thế giới database, có rất nhiều tình huống phụ thuộc vào loại dữ liệu và ứng dụng mà bạn đang cung cấp. Hãy nhạy với những thứ có thể được tự động hóa. Nếu không, tự động hóa có thể dẫn đến sự hủy diệt.

Cách tự động hóa cơ sở dữ liệu

Các DBA và các nhóm kỹ thuật nên tiếp cận Database Automation theo cách có chiến lược. Chẳng hạn, hãy xem xét các yếu tố dưới đây trước khi thực hiện quá trình tự động hóa:

• Xử lý lãng phí: Tự động hóa quy trình xử lý lãng phí đưa ra các lỗi mới (bug), điểm tắc nghẽn (bottleneck) và xử lý chất thải phân tầng.
• Dữ liệu không nhất quán: Tự động hóa khái quát các quy tắc cho tài sản thông tin. Nếu dữ liệu không nhất quán hoặc sai lệch so với cấu trúc dự kiến, quá trình tự động hóa sẽ đưa thêm các điểm không nhất quán vào cơ sở dữ liệu.
• Điều chỉnh cơ sở dữ liệu: Các thông số liên quan đến môi trường động phải được hiểu, điều tra, kiểm tra và đánh giá cẩn thận trước khi áp dụng vào cơ sở dữ liệu.
• Nhiệm vụ đơn giản: Đối với tác vụ quản trị cơ sở dữ liệu đơn giản, thực hiện quy trình thủ công có thể hiệu quả hơn so với viết và thử nghiệm tập lệnh tự động hóa.
• Thay đổi lược đồ cơ sở dữ liệu: Quá trình cập nhật cơ sở dữ liệu, bao gồm các thành phần phụ thuộc, có thể thay đổi đáng kể trong tự động hóa cơ sở dữ liệu nếu xung đột, cấu hình, quyền và kết nối với các hệ thống lớn hơn sẽ không được quản lý đúng cách.

Để giảm rủi ro tiềm ẩn của tự động hóa cơ sở dữ liệu (có thể chứa những điểm bất thường và không nhất quán), quan trọng là bạn phải nghĩ ra và chạy thử nghiệm mở rộng trên công nghệ hoặc tập lệnh tự động hóa. Kiểm tra sớm và thường xuyên để xác định giới hạn phạm vi và tìm nhân lực mới cho chu trình tự động hóa.

Một cân nhắc quan trọng khác đối với Database Automation là bạn phải theo dõi và giải quyết những phụ thuộc liên quan đến cơ sở dữ liệu và cơ sở hạ tầng. Các tập lệnh tự động hóa, không tính đến tất cả thành phần phụ thuộc, có thể trở thành một điểm lỗi duy nhất, có khả năng dẫn đến các vấn đề về hiệu suất, lỗ hổng bảo mật và vi phạm tuân thủ.

Tóm lại

Database Automation giúp tăng tốc các tác vụ phức tạp nhưng lặp đi lặp lại. Nó giúp các DBA nhanh chóng bước sang những nhiệm vụ khác nhau và cải thiện kỹ năng của họ. Database automation tạo không gian giúp DBA sáng tạo hơn đồng thời quản lý cơ sở dữ liệu một cách thoải mái hơn. Tuy nhiên, tự động hóa cơ sở dữ liệu không thể thay thế vai trò của DBA. Một tổ chức luôn cần đến những người có kỹ năng để quản lý cơ sở dữ liệu, nhất là khi xảy ra thảm họa. Hãy dựa vào các công cụ mà DBA của bạn đề xuất, đồng thời tin tưởng vào khả năng quản trị cơ sở dữ liệu của họ để quản lý tình trạng và tuổi thọ của database.