Кратко — шаги диагностики (что собирать и какими инструментами) и возможные архитектурные изменения для снижения задержки репликации.
1) Какие метрики собирать
- Сеть между дата‑центрами:
- пропускная способность (бит/с) и загрузка линка: входящий/исходящий трафик на интерфейсах — метрики в бит/с;
- использование интефейсов и очередей коммутаторов, дропы и маргинальные счёты ошибок (RX/TX drops, CRC);
- RTT/латентность/джиттер между репликами: медиана и 95/99‑процентили;
- packet loss и retransmits (TCP сегменты/пакеты);
- MTU/фрагментация и частота «microbursts» (короткие пики трафика).
- TCP/стек ОС:
- TCP retransmits, retrans timeout, congestion window (cwnd), snd/rcv buffer usage, window scaling;
- Round‑trip times per TCP соединению и RTT распределение.
- Приложение/БД:
- замеры репликационного лага (например, WAL lag, apply delay), времена коммита/подтверждения;
- скорость записи/чтения на дисках (IOPS, latency), CPU и нагрузка на NIC;
- профили длительных транзакций, batching/flush частота.
- Инфраструктура коммутаторов:
- очереди QoS, приоритеты, буферы, sFlow/NetFlow для потока, статистика ASIC.
- Формулы для оценки (важно):
- Bandwidth‑Delay Product: $\text{BDP}=\text{bandwidth}\times \text{RTT}$.
- Для вычислений в байтах: $\text{BDP (bytes)}=\frac{\text{bandwidth (bits/s)}}{8}\times \text{RTT (s)}$.
- Пример: для линка $1\text{Gbps}$ и RTT $10\text{ms}$: $\text{BDP}=\frac{1\times 10^9}{8}\times 0.01=1.25\times 10^6\text{bytes}(\approx 1.25\text{MB})$.
2) Инструменты (что использовать)
- Тестирование пропускной способности и латентности: $\text{iperf3}$, $\text{netperf}$, $\text{ping}$, $\text{mtr}$, $\text{hping3}$.
- Захват и анализ трафика: $\text{tcpdump}$, $\text{tshark}$/$\text{Wireshark}$ (с точными метками времени для microbursts).
- Наблюдение и метрики: $\text{Prometheus}$+$\text{Grafana}$, $\text{Collectd}$, $\text{Telegraf}$; SNMP/sFlow/NetFlow для коммутаторов.
- Низкоуровневые сетевые счётчики: $\text{ethtool -S}$, $\text{ss}$ и $\text{netstat}$ (TCP‑статистика), $\text{tc qdisc show}$.
- Для дисковой/системной диагностики: $\text{iostat}$, $\text{dstat}$, $\text{perf}$.
- DB‑специфично: Postgres — \(\text{pg_stat_replication}\), $\text{pgbench}$; MySQL — $\text{SHOW SLAVE STATUS}$, binlog metrics.
- Дополнительно: perfSONAR для междц‑тестирования, eBPF/ bpftrace для детального профайла, WAN‑акселераторы (для тестов) и tcpdump на крайних устройствах.
3) Последовательность диагностики (кратко)
- Измерьте текущую загрузку линка и пики: выясните, достигает ли трафик $1\text{Gbps}$.
- Проверьте packet loss и retransmits при пике (tcp retransmits → задержка репликации).
- Посчитайте BDP и сравните с текущими TCP‑буферами (если cwnd или tcp_wmem < BDP — нельзя заполнить канал).
- Проверяйте коммутаторы на дропы/переполнения очередей и QoS политики; ищите microbursts (короткие пики, приводящие к перезаполнению буферов).
- Убедитесь в настройках NIC (offloads, TSO, GSO), MTU ($9000$ для jumboframes, если поддерживается), и наличии ошибок на линке.
- Сравните задержку репликации с DB‑метриками (время apply, shipping) — локализуйте узкое место на сети/дисках/CPU.
- Проведите нагрузочные тесты (iperf3/pgbench) в контролируемом окне.
4) Быстрые оперативные меры (минимальные изменения)
- Увеличить TCP buffers / включить window scaling: настроить \(\text{tcp_rmem}/\text{tcp_wmem}\) так, чтобы оконный размер >= BDP.
- Включить/проверить TCP autotuning и window scaling.
- Включить AQM (fq_codel) или ECN, чтобы бороться с bufferbloat и снизить очереди.
- Включить сжатие трафика репликации (если поддерживается) или снизить частоту flush/синхронизаций.
- Перенести чтение на локальные реплики, чтобы сократить сетевой трафик между DC.
- Временное переключение репликации в асинхронный режим (если допустимо по консистенции).
5) Архитектурные изменения для снижения задержки
- Увеличение канала между DC: $1\text{Gbps}\to 10\text{Gbps}$ или больше (простой, но дорогой).
- WAN‑оптимизация: дедупликация/сжатие, TCP‑акселераторы, применение прокси/контент‑репликации (CDC→Kafka с оптимизацией).
- Изменение топологии репликации:
- держать синхронные реплики в том же DC (локально) и использовать асинхронные на расстоянии;
- использовать промежуточные реплика‑узлы (staging relay) вблизи источника;
- багрировать репликацию (партицирование данных) — реплицировать только необходимые топики/шарды;
- перейти на логическую/др. тип репликации с параллельным apply (Multi‑stream replication).
- Хранение/репликация на уровне блока с WAN‑репликацией (если эффективнее) с компрессией.
- Использование RDMA/low‑latency технологий (RoCE) при возможности реализаций в сети между DC (требует lossless fabric).
- Внедрить SLA QoS: приоритизация репликационного трафика, управление очередями на границе DC.
- Горизонтальное масштабирование: уменьшить размер транзакций (batching/частота commit), распараллелить репликационные потоки.
- Рассмотреть распределённые БД с локальными кворами/консистентностью (например, multi‑region architectures), чтобы избежать синхронных задержек.
6) Что контролировать после изменений
- 95/99‑процентили RTT и репликационного лага, TCP retransmits, utilization линка при пиках, дропы в очередях.
- Проверять BDP и соответствие окон TCP новым условиям.
- Результаты нагрузочных тестов при реальных шаблонах нагрузки.
Если нужно, могу дать конкретный набор метрик/запросов для Prometheus, примеры команд iperf3/ss/ethtool или пример расчёта BDP для вашей фактической RTT.