Seminar YugabyteDB – Datenmodellierung für Distributed SQL

Ein für einen Einzelserver geeignetes Schema skaliert nicht automatisch in einem verteilten Cluster. Der Kurs leitet Tabellen- und Schlüsselstrukturen konsequent aus Zugriffsmustern, Verteilung und Latenzzielen ab.

Inhaltsverzeichnis

• Lernziele
• Zielgruppe
• Voraussetzungen
• Schrittweise Seminarinhalte
• Praxisübungen
• Methodik

Lernziele

• Zugriffsmuster vor der Tabellenstruktur präzisieren
• Schlüssel und Verteilung ohne Hotspots entwerfen
• Colocation, Partitionierung und Indizes zielgerichtet einsetzen
• Transaktionsgrenzen und Datenlokalität bewusst modellieren
• Modelle mit Lasttests und Verteilungsanalysen verifizieren
• Schemaänderungen und Datenwachstum langfristig berücksichtigen

Zielgruppe

Datenbankarchitekten, Backend-Entwickler, Data Engineers, technische Consultants und Teams, die bestehende relationale oder NoSQL-Modelle auf YugabyteDB übertragen.

Voraussetzungen

Gute SQL- und Datenmodellierungskenntnisse. Grundverständnis von YugabyteDB-Architektur, Tablets, Replikation und Transaktionen.

Schrittweise Seminarinhalte

1. Schritt 1: Geschäftsobjekte und Zugriffsmuster erfassen

   Lese- und Schreibpfade, Filter, Sortierung, Join-Bedarf, Datenvolumen, Wachstum und Latenzziele werden als belastbare Modellierungsgrundlage dokumentiert.

2. Schritt 2: Primärschlüssel entwerfen

   Eindeutigkeit, natürliche und technische Schlüssel, führende Spalten, Verteilung und zukünftige Erweiterbarkeit werden gegeneinander abgewogen.

3. Schritt 3: Hash- und Range-Verteilung wählen

   Gleichmäßige Last, Bereichsabfragen, zeitbasierte Daten und mögliche Hotspots werden anhand alternativer Schlüsselvarianten getestet.

4. Schritt 4: Colocation einsetzen

   Kleine, eng gekoppelte Tabellen werden hinsichtlich geringerer Verteilungs- und Transaktionskosten bewertet, ohne Wachstum und Isolation zu vernachlässigen.

5. Schritt 5: Sekundärindizes planen

   Selektivität, Abdeckungsgrad, Schreibkosten, Rücklesepfade und verteilte Indexzugriffe werden mit realen Abfragen überprüft.

6. Schritt 6: Beziehungen und Joins modellieren

   Referenzen, Join-Reihenfolge, Denormalisierung, Materialisierung und Konsistenz werden nach fachlichem Bedarf entschieden.

7. Schritt 7: Transaktionsgrenzen festlegen

   Zusammengehörige Änderungen, Konfliktwahrscheinlichkeit, Sperr- und Retry-Verhalten sowie Cross-Tablet-Kosten werden bewusst gestaltet.

8. Schritt 8: Datenlokalität berücksichtigen

   Regionale Zugriffe, Tabellenplatzierung, Latenz, Compliance und globale Stammdaten werden in das Modell einbezogen.

9. Schritt 9: Wachstum und Lebenszyklus planen

   Historisierung, Archivierung, TTL-orientierte Muster, Partitionierung und Schemaänderungen werden für mehrere Größenordnungen bewertet.

10. Schritt 10: Modell mit Lastprofil validieren

    Datenverteilung, Tablet-Anzahl, Hotspots, Latenz, Query-Pläne und Schreibverstärkung werden gemessen und iterativ verbessert.

Praxisübungen

• Zugriffsmuster eines Beispielsystems in ein Modellierungsblatt überführen
• Drei Schlüsselvarianten implementieren und ihre Verteilung vergleichen
• Index- und Colocation-Entscheidung mit Messwerten begründen
• Bestehendes PostgreSQL- oder NoSQL-Schema für verteilten Betrieb überarbeiten

Methodik

Der Kurs arbeitet mit einem fortlaufenden Domänenmodell. Jede Designentscheidung wird implementiert, mit Daten befüllt und anhand von Verteilung, Plan und Latenz überprüft.