Seminar YugabyteDB – Intensivseminar Architektur, Datenmodellierung und Entwicklung

Das Intensivformat führt die entwicklungsorientierten Themen des Portfolios in einem durchgängigen Anwendungssystem zusammen. Von der Clusterarchitektur bis zur getesteten Datenpipeline entsteht ein konsistenter Entwicklungs- und Architekturpfad.

Inhaltsverzeichnis

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

Lernziele

• Verteilte Architektur, Konsens und Transaktionen sicher beherrschen
• YSQL- und YCQL-Workloads anhand ihrer Zugriffsmuster auswählen
• Schlüssel, Verteilung, Colocation und Indizes skalierbar gestalten
• Clientzugriff, Pooling, Retries und Observability produktionsgerecht umsetzen
• Query- und Datenmodellperformance mit Messwerten verbessern
• CDC, Datenlokalität und Geo-Anforderungen in die Anwendung integrieren
• Tests und Deployments auf Ausfälle und parallele Last ausrichten

Zielgruppe

Softwarearchitekten, Backend-Entwickler, Data Engineers, technische Consultants und erfahrene Datenbankentwickler.

Voraussetzungen

Gute SQL- und Programmierkenntnisse, Grundlagen verteilter Systeme sowie Erfahrung mit Datenmodellen und automatisierten Tests.

Schrittweise Seminarinhalte

1. Schritt 1: Clusterarchitektur und Datenpfad analysieren

   Komponenten, Tablets, Raft, Replikation, Abfragepfade und Ausfallverhalten werden als Grundlage des Beispielsystems untersucht.

2. Schritt 2: Workload und API auswählen

   Funktionale Anforderungen, Zugriffsmuster, Transaktionen, Abfrageflexibilität und Skalierungsziele werden YSQL oder YCQL zugeordnet.

3. Schritt 3: Domänen- und Zugriffsmuster modellieren

   Geschäftsobjekte, Schreib- und Lesewege, Datenvolumen, Latenz und Konsistenz werden vor dem Schemaentwurf präzisiert.

4. Schritt 4: Schlüssel und Datenverteilung entwerfen

   Primärschlüssel, Hash- und Range-Anteile, Partitionierung, Partitionsgrößen und Hotspot-Risiken werden implementiert und gemessen.

5. Schritt 5: Colocation, Beziehungen und Indizes planen

   Kleine Tabellen, Joins, Denormalisierung, Sekundärindizes und Schreibkosten werden am Beispielsystem optimiert.

6. Schritt 6: YSQL-Service implementieren

   Schema, SQL, Transaktionen, Isolation, Prepared Statements, Pooling und Fehlerbehandlung werden in einem Service umgesetzt.

7. Schritt 7: YCQL-Komponente implementieren

   Partition Keys, Clustering, TTL, Paging, Batches und idempotente Clientlogik werden für einen geeigneten Teilworkload entwickelt.

8. Schritt 8: Verteilte Transaktionen absichern

   Konflikte, Timeouts, Retry-Strategien, Mehrfach-Tablet-Änderungen und parallele Tests werden systematisch bearbeitet.

9. Schritt 9: Query- und Indexperformance optimieren

   Pläne, Scans, Joins, Verteilung, Hotspots und Clientmetriken werden gemessen und in mehreren Schleifen verbessert.

10. Schritt 10: CDC-Pipeline ergänzen

    Änderungsstream, Konsument, Checkpoints, Schemaänderung und Wiederanlauf werden für ein Analyse- oder Suchziel umgesetzt.

11. Schritt 11: Datenlokalität und Geo-Design einbeziehen

    Regionale Nutzer, globale Daten, Tablespaces, Latenz und Ausfalltoleranz werden in das Anwendungsdesign integriert.

12. Schritt 12: Observability in die Anwendung einbauen

    Metriken, strukturierte Logs, Trace-Kontext, SQL-Fehlerklassen und Service-Level-Indikatoren werden implementiert.

13. Schritt 13: Resilienz- und Lasttests durchführen

    Node-Unterbrechung, Netzwerkfehler, parallele Transaktionen, Consumer-Ausfall und Lastspitzen werden automatisiert geprüft.

14. Schritt 14: Architektur und Produktionsreife abnehmen

    Datenmodell, Code, Messwerte, Risiken, Betriebsanforderungen und offene Entscheidungen werden in einem technischen Review zusammengeführt.

Praxisübungen

• Durchgängige YSQL- und YCQL-Anwendung entwickeln
• Datenmodellvarianten mit Last und Verteilungsanalyse vergleichen
• CDC-Konsumenten mit Wiederanlauf implementieren
• Ausfall-, Transaktions- und Performance-Testpaket erstellen
• Architekturreview mit begründeten Produktionsentscheidungen durchführen

Methodik

Das Intensivseminar ist als Entwicklungswerkstatt organisiert. Kurze Theorieimpulse wechseln mit Pairing, Messungen, Code-Reviews und technischen Abnahmen an einem gemeinsamen System.