¿Qué es la partición de bases de datos?

Las organizaciones utilizan la partición de bases de datos para obtener los siguientes beneficios:

Mejorar el tiempo de respuesta

La recuperación de datos lleva más tiempo en una sola base de datos grande. El sistema de administración de bases de datos necesita buscar en muchas filas para recuperar los datos correctos. Por el contrario, las particiones de datos tienen menos filas que toda la base de datos. Por lo tanto, lleva menos tiempo recuperar información específica o ejecutar una consulta desde una base de datos particionada. 

Evitar la interrupción total del servicio

Si se produce un error en la computadora que aloja la base de datos, también se presenta un error en la aplicación que depende de la base de datos. La partición de bases de datos evita esto mediante la distribución de partes de la base de datos en diferentes computadoras. El fallo de una de las computadoras no cierra la aplicación porque puede funcionar con otras particiones funcionales. La partición también se suele aplicar en combinación con la replicación de datos entre particiones. Por lo tanto, si una partición deja de estar disponible, se puede acceder a los datos y restaurarlos desde una partición alternativa.

Escale eficientemente

Una base de datos en crecimiento consume más recursos de computación y, finalmente, alcanza la capacidad de almacenamiento. Las organizaciones pueden usar la partición de bases de datos para agregar más recursos de computación y admitir el escalado de la base de datos. Pueden agregar nuevas particiones en tiempo de ejecución sin suspender la aplicación para realizar tareas de mantenimiento.

Los métodos de partición de bases de datos aplican reglas diferentes a la clave de partición para determinar el nodo correcto para una fila de datos en particular. Las siguientes son arquitecturas de particiones comunes.

Partición basada en rangos

La partición basada en rangos, o partición dinámica, divide las filas de la base de datos en función de un rango de valores. A continuación, el diseñador de la base de datos asigna una clave de partición al rango correspondiente. Por ejemplo, el diseñador de la base de datos particiona los datos según la primera letra del nombre del cliente de la siguiente manera. 

 

Nombre	Clave de partición
Empieza con una letra de la A a la I	A
Empieza con una letra de la J a la S	B
Empieza con una letra de la T a la Z	C

 

Cuando se escribe un registro de cliente en la base de datos, la aplicación determina la clave de partición correcta al comprobar el nombre del cliente. A continuación, la aplicación relaciona la clave con su nodo físico y almacena la fila en esa máquina. Del mismo modo, la aplicación realiza una coincidencia inversa cuando busca un registro en particular.

Ventajas y desventajas

En función de los valores de los datos, la partición basada en rangos puede dar lugar a una sobrecarga de datos en un único nodo físico. En nuestro ejemplo, la partición A (que contiene nombres que comienzan con una letra de la A a la I) puede contener un número mucho mayor de filas de datos que la partición C (que contiene nombres que comienzan con una letra de la T a la Z). Sin embargo, es más fácil de implementar.

Partición con hash

La partición con hash asigna la clave de partición a cada fila de la base de datos mediante una fórmula matemática llamada función hash. La función hash toma la información de la fila y produce un valor hash. La aplicación utiliza el valor hash como clave de partición y almacena la información en la partición física correspondiente.

Los desarrolladores de software utilizan la partición con hash para distribuir uniformemente la información en una base de datos entre varias particiones. Por ejemplo, el software separa los registros de los clientes en dos particiones con valores hash alternativos de 1 y 2. 

Nombre	Valor hash
Juan	1
María	2
Pablo	1
Wang	2

Ventajas y desventajas

Si bien la partición con hash da como resultado una distribución uniforme de los datos entre las particiones físicas, no separa la base de datos en función del significado de la información. Por lo tanto, los desarrolladores de software podrían tener dificultades para reasignar el valor hash al agregar más particiones físicas al entorno ce computación. 

Partición de directorios

La partición de directorios utiliza una tabla de búsqueda para establecer una correspondencia entre la información de la base de datos y la partición física correspondiente. Una tabla de búsqueda es como una tabla de una hoja de cálculo que vincula una columna de base de datos a una clave de partición. Por ejemplo, el siguiente diagrama muestra una tabla de búsqueda de colores de ropa.

Color	Clave de partición
Azul	A
Rojo	B
Amarillo	C
Negro	D

Cuando una aplicación almacena información de ropa en la base de datos, hace referencia a la tabla de búsqueda. Si un vestido es azul, la aplicación almacena la información en la partición correspondiente. 

Ventajas y desventajas

Los desarrolladores de software utilizan la partición de directorios porque es flexible. Cada partición es una representación significativa de la base de datos y no está limitada por rangos. Sin embargo, la partición de directorios falla si la tabla de búsqueda contiene información incorrecta. 

Partición geográfica

La partición geográfica divide y almacena la información de la base de datos según la ubicación geográfica. Por ejemplo, un sitio web de servicio de citas utiliza una base de datos para almacenar información de clientes de varias ciudades de la siguiente manera. 

Nombre	Clave de partición
Juan	California
María	Washington
Pablo	Arizona

Los desarrolladores de software utilizan las ciudades como claves de partición. Almacenan la información de cada cliente en particiones físicas que se encuentran geográficamente en las ciudades respectivas. 

Ventajas y desventajas

La partición geográfica permite que las aplicaciones recuperen información más rápido debido a la distancia más corta entre la partición y el cliente que hace la solicitud. Si los patrones de acceso a los datos se basan predominantemente en la geografía, esto funciona bien. Sin embargo, la partición geográfica también puede provocar una distribución desigual de los datos. 

La partición de bases de datos es una estrategia de escalado horizontal que asigna nodos o computadoras adicionales para compartir la carga de trabajo de una aplicación. Las organizaciones se benefician del escalamiento horizontal debido a su arquitectura tolerante a fallas. Cuando se produce un error en una computadora, las demás se mantienen en funcionamiento sin interrupciones. Para reducir el tiempo de inactividad, los diseñadores de bases de datos distribuyen las particiones lógicas en varios servidores. 

Sin embargo, la partición es una de las muchas estrategias de escalado de bases de datos. Explore otras técnicas y comprenda cómo se comparan.

Escalado vertical

El escalado vertical aumenta la potencia de computación de una sola máquina. Por ejemplo, el equipo de TI agrega una CPU, una RAM y un disco duro a un servidor de base de datos para gestionar el aumento del tráfico. 

Partición de bases de datos frente al uso del escalado vertical

El escalado vertical es menos costoso, pero existe un límite en cuanto a los recursos de computación que se pueden escalar verticalmente. Mientras tanto, la partición, una estrategia de escalado horizontal, es más fácil de implementar. Por ejemplo, el equipo de TI instala varias computadoras en lugar de actualizar el hardware de la computadora anterior.

Replicación

La replicación es una técnica que hace copias exactas de la base de datos y las almacena en diferentes computadoras. Los diseñadores de bases de datos utilizan la replicación para diseñar un sistema de administración de bases de datos relacionales tolerante a errores. Cuando se produce un error en uno de los equipos que aloja la base de datos, otras réplicas permanecen operativas. La replicación es una práctica común en los sistemas de computación distribuida.

Partición de bases de datos frente al uso de la replicación

La fragmentación de bases de datos no crea copias de la misma información. En su lugar, divide una base de datos en varias partes y las almacena en diferentes computadoras. A diferencia de la replicación, la partición de bases de datos no genera una alta disponibilidad. La partición se puede usar en combinación con la replicación para lograr escalabilidad y alta disponibilidad.

En algunos casos, la partición de bases de datos puede consistir en replicaciones de conjuntos de datos específicos. Por ejemplo, una tienda minorista que vende productos a clientes de EE. UU. y Europa puede almacenar réplicas de tablas de conversión de tallas en particiones diferentes para ambas regiones. La aplicación puede usar las copias duplicadas de la tabla de conversión para convertir el tamaño de medición sin acceder a otros servidores de bases de datos. 

Particionado

La fragmentación es el proceso de dividir una tabla de la base de datos en varios grupos. La fragmentación se clasifica en dos tipos: 

• La fragmentación horizontal divide la base de datos por filas.
• La fragmentación vertical crea diferentes fragmentos de las columnas de la base de datos. 

Partición de bases de datos frente al uso de la fragmentación

La partición de bases de datos es como la fragmentación horizontal. Ambos procesos dividen la base de datos en múltiples grupos de filas únicas. La fragmentación almacena todos los grupos de datos en la misma computadora, pero la partición de la base de datos los distribuye en diferentes computadoras.

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