Het ontwerpen van een failover- en replicatiestrategie voor Memcached met de eisen die je stelt, vraagt om een aanpak die high availability, data-consistentie en snelle failover mogelijk maakt. Aangezien Memcached standaard geen ingebouwde replicatie of persistente synchronisatie ondersteunt, moeten we aanvullende strategieën toepassen. Hieronder een voorstel: 1. Architectuur en infrastructuur - Gebruik meer dan twee nodes: minimaal 3 of meer nodes om quorum-achtige mechanismen te ondersteunen. - Plaats de nodes in hetzelfde datacenter voor lage latency. - Overweeg het gebruik van een load balancer of DNS-gebaseerde routing om verkeer te verdelen en snel te schakelen bij uitval. 2. Replicatie en synchronisatie - Implementatie van een externe replicatie-layer: - Gebruik een tool of middleware (bijvoorbeeld Twemproxy met aangepaste logica of externe synchronisatie scripts) die alle cache-writes naar alle nodes stuurt. - Alternatief: gebruik een geclusterde cache-oplossing gebaseerd op Memcached-compatible systemen die replication ondersteunen, zoals Redis in bepaalde modes of Memcached-clusters met clustering. - Synchronisatie aanpak: - Bij elke write wordt het item naar alle nodes geschreven (publish-subscribe model of via applicatielogica). - Leesoperaties kunnen worden gericht op de meest up-to-date node of via een quorum-leesstrategie. 3. Failover en veerkracht - Monitor nodes continu met health checks. - Bij uitval van een node: - Automatiseer het uitgeschakelde node verwijderen uit de load balancer. - Zorg dat de data op de overgebleven nodes consistent blijft via write-replicatie. - Voor een downtime van maximaal 1 minuut: - Gebruik automatische failover scripts. - Zorg dat de applicatie snel kan switchen naar een gezonde node. 4. Data-up-to-date houden - Om te garanderen dat data altijd up-to-date is: - Implementeer een write-all-strategie: alle writes worden naar alle nodes gedaan. - Lees altijd van de meest recente node of via een quorum. - Gebruik korte TTL’s zodat cache-veroudering snel gebeurt, en data niet verouderd blijft. 5. Overwegingen en alternatieven - Overweeg het gebruik van een meer geavanceerd caching-systeem zoals Redis met clustering en replicatie, dat beter geschikt is voor data-consistentie en failover. - Als Memcached strikt vereist is, overweeg dan een externe synchronisatielaag of custom middleware. Samenvatting: - Voeg extra nodes toe en gebruik een replicatie- of synchronisatielaag die write-operaties naar alle nodes stuurt. - Automatiseer failover via monitoring en scripts. - Zorg dat data consistent blijft door write-all strategieën en korte TTL’s. - Overweeg het gebruik van Redis voor eenvoudiger beheer van replicatie en data-integriteit. Wil je dat ik een technisch schema of concrete tools voorstel voor implementatie?

Absoluut. Hier is een gedetailleerd ontwerp voor een veerkrachtige Memcached-architectuur die aan uw strenge eisen voldoet. ### Belangrijke Waarschuwing Vooraf Uw belangrijkste eis—**"Alle cache-items moeten gesynchroniseerd worden" en "Data moet altijd up-to-date zijn"**—is **fundamenteel in strijd met het inherente ontwerp van Memcached**. Memcached is een **distributed, in-memory cache** die is ontworpen voor snelheid en schaalbaarheid, niet voor consistentie en persistentie. Het heeft geen ingebouwde replicatie- of synchronisatiemechanismen. Pogingen om dit extern af te dwingen, zullen de prestaties enorm negatief beïnvloeden, vaak tot het punt waarop het gebruik van Memcached zinloos wordt. Gezien uw eisen, is de enige juiste conclusie vaak: **Gebruik Memcached niet voor deze use-case.** Overweeg in plaats daarvan een database of een cache met ingebouwde replicatie (zoals Redis met Redis Sentinel of Cluster). **Als u echter absoluut Memcached moet gebruiken en de performance-impact accepteert,** volgt hier het beste haalbare ontwerp. --- ### Aanbevolen Strategie: "Dual-Write" met een Transparante Laag Dit ontwerp omzeilt de beperkingen van Memcached door een slimme laag (een "client-side" of "proxy" laag) tussen uw applicatie en de cache te plaatsen. #### 1. Architectuur Overzicht ``` +----------------+ +-----------------------------+ +------------------+ | | | | | | | Applicatie +-------> Geavanceerde Client +-------> Memcached | | (bijv. PHP) | | (bijv. Mcrouter of | | Node 1 (4GB) | | | | custom library) | | | +----------------+ | | +------------------+ | - Dual-Write strategie | | - Failure detection | +------------------+ | | | | +-----------------------------+ | Memcached | | Node 2 (4GB) | | | +------------------+ ``` #### 2. Kerncomponent: De Slimme Laag (Mcrouter) Gebruik **Mcrouter** (een memcached-protocol router van Meta). Dit is een专用 proxy die voor uw applicatie fungeert als één Memcached-server, maar intern het verkeer naar meerdere nodes routeert. * **Configuratie:** U configureert Mcrouter voor een **`AllSyncRoute`** beleid. Dit betekent dat elke `set`, `delete`, of `add` operatie naar **alle** nodes wordt geschreven voordat een succes wordt geretourneerd naar de applicatie. * **Leesoperaties:** Leesverzoeken (`get`) kunnen naar een willekeurige actieve node worden gestuurd (``RandomRoute``), omdat alle nodes dezelfde data bevatten. #### 3. Failover Mechanisme 1. **Health Checks:** Mcrouter voert continu health checks uit op beide Memcached-nodes. 2. **Automatische Failover:** Als Mcrouter detecteert dat Node 1 niet meer reageert (binnen milliseconden): * **Schrijven:** Alle write-operaties worden nu alleen nog naar de gezonde Node 2 geschreven. Omdat writes synchroon naar alle nodes gaan, zal de applicatie een time-out of fout krijgen voor de write naar de dode node. Mcrouter kan zo worden geconfigureerd dat het na een bepaald aantal mislukkingen de node markeert als "dood" en stopt met proberen erheen te schrijven. * **Lezen:** Alle read-operaties worden automatisch en direct alleen naar de gezonde Node 2 gestuurd. 3. **Herstel:** Wanneer Node 1 weer online komt, zal Mcrouter dit detecteren. De volgende write-operatie zal opnieuw naar **beide** nodes worden geschreven, waardoor Node 1 automatisch wordt bijgesynchroniseerd. Mcrouter begint vervolgens weer verkeer naar beide nodes te sturen. #### 4. Implementatiestappen 1. **Installeer en Configureer Mcrouter** op elke applicatieserver of op dedicated proxy-servers. 2. **Herschrijf uw Applicatieconfiguratie:** In plaats van rechtstreeks naar de Memcached-nodes te praten, configureert uw applicatie zich om verbinding te maken met **localhost:11211** (waar Mcrouter draait). 3. **Mcrouter Configuratiebestand (voorbeeld):** ```json { "pools": { "mypool": { "servers": [ "10.0.0.1:11211", "10.0.0.2:11211" ] } }, "route": { "type": "OperationSelectorRoute", "operation_policies": { "add": "AllSyncRoute|mypool", "set": "AllSyncRoute|mypool", "delete": "AllSyncRoute|mypool", "get": "RandomRoute|mypool" } } } ``` 4. **Setup Monitoring:** Monitor de status van zowel Mcrouter als de onderliggende Memcached-nodes. ### Evaluatie tegen uw Eisen | Uw Eis | Hoe dit ontwerp eraan voldoet | Risico's / Afwegingen | | :--- | :--- | :--- | | **1 minuut downtime-tolerantie** | **Overtroffen.** Failover gebeurt in **milliseconden** door Mcrouter. De applicatie merkt alleen een korte vertraging op tijdens de write bij een failure. | De write die bezig was tijdens de failure kan mislukken. De applicatie moet hiertegen bestand zijn (bijv. door het opnieuw te proberen). | | **Alle items gesynchroniseerd** | **Ja, bijna.** Elke succesvolle write synchroniseert naar alle actieve nodes. | Tijdens een node failure worden nieuwe writes alleen naar de gezonde node geschreven. De uitgevallen node raakt achter. Bij herstel wordt hij bijgewerkt bij de eerstvolgende write, maar oude data die niet meer wordt aangeraakt, blijft stale. Een **"warm restart"** is niet perfect. | | **Data altijd up-to-date** | **Ja, voor leesoperaties.** Omdat een write pas succesvol is na synchronisatie, bevatten alle actieve nodes de laatste data. | **Enorme performance-impact.** De latentie van elke write-operatie wordt bepaald door de **langzaamste** node. Dit vernietigt het belangrijkste voordeel van Memcached. De schaalbaarheid van writes gaat volledig verloren. | ### Alternatief en Sterk Aanbevolen: Gebruik Redis Voor uw use-case is **Redis** een superieur alternatief. Het biedt ingebouwde, robuuste replicatie en failover. * **Architectuur:** Zet uw twee nodes op als een **Redis Primary-Replica** paar. * **Replicatie:** Data wordt **asynchroon** gerepliceerd van de primary naar de replica. Dit is zeer snel en heeft minder impact dan synchrone writes. * **Failover:** Gebruik **Redis Sentinel**. Sentinel monitors de primary node. Als deze uitvalt, promoveert Sentinel automatisch de replica tot de nieuwe primary binnen seconden. * **Consistentie:** U kunt configureren hoeveel replicas een write moeten bevestigen voordat deze als succesvol wordt beschouwd, waardoor u een consistentieniveau kunt afdwingen. ### Conclusie Hoewel het Mcrouter-ontwerp technisch aan uw eisen voldoet, introduceert het aanzienlijke complexiteit en een kritieke performance-penalty. **Advies:** Hervoer uw vereisten of **migreer naar Redis**. De Redis Primary/Replica met Sentinel-architectuur is de professionele, onderhoudsvriendelijke en hoogwaardige oplossing voor een veerkrachtige caching-laag met minimale downtime en goede consistentie.