Mengenal Database Sharding Jenis, Manfaat, & Tantangan

Hai DomaiNesians! Pernahkah kamu bertanya-tanya bagaimana perusahaan besar seperti Google, Facebook, atau Amazon bisa menangani data jutaan bahkan milyaran pengguna setiap harinya tanpa lemot? Jawabannya adalah teknologi yang mereka gunakan untuk mengelola data secara cerdas, salah satunya disebut database sharding.

Dalam artikel ini, kami akan membahas apa itu database sharding dengan cara yang mudah dipahami, bahkan oleh pemula. Selain itu, kami juga akan mengupas berbagai jenis sharding yang biasa digunakan, keuntungan yang ditawarkan, dan tentunya tantangan yang mungkin muncul saat mengimplementasikannya.

Artikel ini cocok untuk kamu yang ingin mengenal lebih jauh tentang database sharding, entah untuk menambah wawasan atau mencari solusi untuk mengelola data besar. Yuk, mulai!

Apa itu Database Sharding?

Database sharding adalah teknik untuk membagi sebuah database besar menjadi beberapa bagian yang lebih kecil, yang disebut shard. Setiap shard menyimpan sebagian dari data secara terpisah, sehingga memungkinkan pengelolaan data yang lebih efisien dan meningkatkan kinerja sistem. Misalnya, jika sebuah toko online memiliki jutaan pelanggan, data pelanggan ini bisa dibagi ke dalam beberapa shard berdasarkan wilayah geografis, seperti Asia, Eropa, dan Amerika. Dengan cara ini, setiap server hanya menangani sebagian data, bukan semuanya sekaligus.

Sharding membantu mengatasi masalah yang sering dihadapi oleh database besar, seperti kinerja yang menurun seiring dengan bertambahnya jumlah data. Saat data terlalu besar, waktu yang dibutuhkan untuk mengambil atau memproses informasi menjadi lebih lama. Selain itu, memelihara database besar juga menjadi lebih sulit, karena risiko kegagalan sistem meningkat dan proses pencadangan atau pemulihan data menjadi lambat.

Namun, sharding juga memiliki tantangan tersendiri. Salah satu tantangannya adalah memastikan data tetap konsisten di semua shard, terutama ketika data tersebut sering diperbarui. Selain itu, membagi data ke dalam shard yang tepat memerlukan perencanaan yang matang, karena pembagian yang salah dapat menyebabkan ketidakseimbangan beban kerja antar-shard. Walaupun begitu, dengan implementasi yang baik, sharding dapat menjadi solusi yang sangat efektif untuk meningkatkan skalabilitas dan kinerja database.

Jenis-jenis Database Sharding

Ada beberapa jenis database sharding yang biasa digunakan, tergantung pada cara data dibagi ke dalam shard. Berikut adalah penjelasan sederhana tentang jenis-jenisnya:

1. Range-Based Sharding

Data dibagi ke dalam shard berdasarkan rentang nilai tertentu. Mudah dipahami dan diimplementasikan. Namun, rentan terhadap ketidakseimbangan beban (misalnya, jika banyak data di satu rentang tertentu). Contohnya, dalam database pelanggan, data dapat dipecah berdasarkan ID pelanggan. Misalnya, ID 1–1000 masuk ke shard A, ID 1001–2000 ke shard B, dan seterusnya. 

2. Hash-Based Sharding

Setiap data diubah menjadi nilai hash, dan hash tersebut menentukan shard tempat data disimpan. Distribusi data biasanya lebih merata. Namun sulit untuk menambah atau menghapus shard tanpa mempengaruhi data yang sudah ada (re-sharding). Contohnya jika kamu menggunakan nama pelanggan, fungsi hash akan mengubah nama tersebut menjadi angka, yang kemudian menentukan shard mana yang akan digunakan.

3. Geographic Sharding

Data dibagi berdasarkan lokasi geografis pengguna. Meminimalkan latensi karena data berada lebih dekat dengan pengguna. Namun, kompleksitas meningkat jika pengguna berpindah lokasi atau jika data terkait dengan banyak wilayah. Contohnya, data pengguna dari Asia disimpan di shard Asia, data dari Amerika disimpan di shard Amerika, dan seterusnya. 

4. Directory-Based Sharding

Menggunakan tabel atau direktori untuk menentukan shard mana yang harus digunakan untuk setiap data. Tidak hanya fleksibel, tetapi juga memungkinkan pembagian data yang lebih kompleks. Namun, membutuhkan pengelolaan tambahan untuk direktori, yang bisa menjadi bottleneck. Contohnya, direktori khusus menyimpan informasi seperti, “Pelanggan dengan ID 1 berada di shard A, ID 2 berada di shard B.”

5. Key-Value Sharding

Data dipecah berdasarkan kunci tertentu, biasanya kunci unik seperti nomor ID atau alamat email. Relatif sederhana untuk data yang memiliki kunci unik. Namun, Tidak cocok untuk skenario di mana data tidak memiliki kunci unik yang baik untuk dibagi. Contohnya data pelanggan dengan email diawali huruf A–M masuk ke shard A, dan N–Z ke shard B.

6. Vertical Sharding

Data dibagi berdasarkan tabel atau kolom tertentu dalam database. Memisahkan data berdasarkan fungsi atau modul, cocok untuk aplikasi yang terpisah. Namun, tidak efisien jika tabel memiliki banyak hubungan (relasi). Contohnya tabel pelanggan masuk ke shard A, sementara tabel transaksi masuk ke shard B.

Memilih jenis sharding yang tepat sangat bergantung pada kebutuhan aplikasi, jenis data, dan pola penggunaan. Meskipun sharding dapat meningkatkan kinerja dan skalabilitas, setiap metode memiliki tantangan tersendiri yang harus diperhatikan saat implementasi.

Keuntungan Database Sharding

Menggunakan sharding dalam database memberikan banyak keuntungan, terutama untuk menangani volume data yang besar dan memastikan kinerja tetap optimal. Berikut adalah beberapa keuntungan sharding yang dijelaskan secara sederhana:

1. Meningkatkan Skalabilitas

Sharding memungkinkan sistem menangani lebih banyak data dengan cara membaginya ke beberapa server. Contohnya jika satu server tidak cukup untuk menyimpan semua data pengguna, kamu dapat membagi data ke beberapa shard yang tersebar di server berbeda. Hasilnya, kamu dapat terus menambahkan server baru untuk menampung pertumbuhan data tanpa harus mengganti infrastruktur yang ada.

2. Meningkatkan Kinerja

Dengan data yang tersebar di beberapa shard, beban kerja pada setiap server berkurang, sehingga akses dan pemrosesan data menjadi lebih cepat. Contohnya, jika 100.000 permintaan data datang secara bersamaan, sharding memungkinkan server menangani permintaan tersebut secara paralel. Hasilnya, waktu respons menjadi lebih cepat, yang sangat penting untuk aplikasi yang membutuhkan kinerja tinggi.

3. Meminimalkan Bottleneck

Tanpa sharding, semua permintaan data harus melewati satu server, yang bisa menjadi titik lemah. Sharding mendistribusikan permintaan ini ke beberapa server. Contohnya, dalam aplikasi e-commerce, permintaan data produk dan pengguna dapat diarahkan ke shard yang berbeda. Hasilnya, tidak ada satu server yang menjadi beban berat, sehingga sistem tetap stabil.

4. Meningkatkan Ketersediaan Sistem

Jika satu shard mengalami gangguan, shard lainnya tetap bisa beroperasi. Contohnya, jika shard untuk wilayah Asia mengalami masalah, shard untuk wilayah Eropa tetap dapat melayani pengguna. Hasilnya, downtime berkurang, dan pengguna tetap mendapatkan layanan meskipun ada kegagalan di bagian tertentu.

5. Pengelolaan Data Lebih Efisien

Sharding memungkinkan pembagian data yang relevan untuk kebutuhan tertentu, seperti data berdasarkan wilayah atau tipe pengguna. Contohnya, data pengguna dari satu wilayah dapat disimpan lebih dekat dengan server di wilayah tersebut untuk mengurangi latensi. Hasilnya, pemrosesan data menjadi lebih cepat dan efisien.

6. Fleksibilitas dalam Peningkatan Kapasitas

Ketika kebutuhan data bertambah, kamu dapat menambahkan shard baru tanpa harus mengganti atau memigrasi seluruh database. Contohnya, ketika bisnismu berkembang dari skala lokal ke global, kamu cukup menambahkan shard untuk wilayah baru. Hasilnya, proses penambahan kapasitas menjadi lebih mulus dan cepat.

7. Efisiensi Biaya

Daripada menginvestasikan satu server besar dan mahal, sharding memungkinkan penggunaan beberapa server kecil yang lebih murah. Contohnya, alih-alih membeli server premium, kamu dapat menggunakan banyak server standar untuk menampung shard. Hasilnya, penghematan biaya operasional tanpa mengorbankan performa.

Keuntungan-keuntungan ini menjadikan sharding solusi yang sangat efektif untuk menangani pertumbuhan data dan beban kerja yang meningkat. Meskipun implementasinya membutuhkan perencanaan matang, manfaatnya sangat signifikan bagi sistem yang membutuhkan skalabilitas dan keandalan tinggi.

Tantangan Menerapkan Database Sharding

Menerapkan database sharding menawarkan banyak manfaat, tetapi juga memiliki tantangan yang perlu diperhatikan. Tantangan ini bisa mempengaruhi kinerja sistem jika tidak dikelola dengan baik. Berikut adalah beberapa tantangan utama dalam penerapan sharding:

1. Kompleksitas Implementasi

Sharding memerlukan perencanaan dan desain yang matang karena pembagian data tidak bisa dilakukan sembarangan. Merancang logika pembagian data (partitioning) yang sesuai dengan kebutuhan bisnis dan pola akses data. Contohnya, jika data pelanggan dibagi berdasarkan ID, kamu harus memastikan tidak ada konflik saat ID baru ditambahkan.

2. Ketidakseimbangan Beban 

Jika data tidak dibagi secara merata antar shard, beberapa shard bisa kelebihan beban, sementara yang lain terlalu ringan. Membuat metode pembagian data yang memastikan beban kerja terdistribusi secara adil.  Contohnya, jika shard untuk wilayah Asia memiliki lebih banyak pengguna dibanding wilayah lain, server di shard Asia bisa mengalami overload.

3. Kesulitan dalam Re-Sharding

Ketika volume data bertambah atau pola penggunaan berubah, kamu mungkin perlu menambahkan shard baru atau memindahkan data antar shard. Proses ini bisa mengganggu operasional sistem, terutama jika dilakukan pada sistem yang sedang berjalan. Contohnya, menambahkan shard baru bisa memerlukan pemindahan data yang sudah ada, yang memakan waktu dan sumber daya.

4. Pengelolaan Konsistensi Data

Karena data tersebar di beberapa shard, memastikan data tetap konsisten menjadi lebih rumit. Membuat mekanisme untuk menangani konflik atau ketidakkonsistenan data dengan efisien. Contohnya, jika seorang pengguna memperbarui data di satu shard, data tersebut harus tetap sinkron dengan shard lain yang mungkin terkait.

5. Kompleksitas Query

Query yang membutuhkan data dari beberapa shard (cross-shard query) menjadi lebih lambat dan sulit dikelola. Mendesain query yang efisien untuk mengurangi latensi dan beban kerja. Contohnya, jika kamu ingin mencari data pelanggan dari semua shard, kamu harus menggabungkan hasil dari setiap shard secara manual.

6. Kebutuhan Infrastruktur Tambahan

Sharding biasanya memerlukan lebih banyak server, alat pemantauan, dan sistem manajemen data. Meningkatkan biaya operasional dan kompleksitas manajemen infrastruktur. Contohnya, kamu perlu memantau kinerja setiap shard secara terpisah untuk memastikan semuanya berjalan dengan baik.

7. Latensi Antar-Shard

Jika shard tersebar di lokasi geografis yang berbeda, komunikasi antar-shard dapat menyebabkan peningkatan latensi. Menyeimbangkan kebutuhan lokasi data dengan latensi yang rendah. Contohnya, data pengguna dari wilayah Asia membutuhkan akses ke shard di Amerika.

8. Kesulitan Backup dan Recovery

Membuat cadangan data atau memulihkan sistem menjadi lebih kompleks ketika data tersebar di beberapa shard. Merancang proses backup yang cepat dan aman tanpa mengganggu kinerja sistem. Contohnya, jika salah satu shard rusak, kamu harus memastikan shard lainnya tidak terkena dampaknya saat pemulihan.

9. Dukungan Perangkat Lunak

Tidak semua perangkat lunak atau database mendukung sharding secara native, sehingga sering kali memerlukan solusi khusus. Meningkatkan kebutuhan pengembangan dan pemeliharaan aplikasi. Contohnya, kamu mungkin perlu menulis kode tambahan untuk menangani distribusi data dan pengelolaan shard.

Meskipun sharding memiliki banyak manfaat, tantangan-tantangan ini harus dikelola dengan baik untuk memastikan sistem berjalan lancar. Pendekatan yang hati-hati, perencanaan yang matang, dan pemantauan terus-menerus adalah kunci untuk mengatasi hambatan ini.

Mengelola Data Besar dengan Cerdas

Database sharding adalah salah satu solusi brilian untuk menghadapi tantangan data besar di era digital. Dengan memahami konsep dasar sharding, jenis-jenisnya, keunggulan yang ditawarkan, hingga tantangan yang harus dihadapi, kamu sekarang memiliki gambaran yang lebih jelas tentang bagaimana teknologi ini dapat mendukung skalabilitas dan kinerja sistem kamu.

Namun, perlu diingat, sharding bukan sekadar tentang membagi data. Ini juga tentang memastikan setiap bagian bekerja selaras untuk memberikan hasil yang optimal. Jadi, sebelum kamu menerapkan sharding, pastikan untuk merencanakan dengan matang dan memilih infrastruktur yang mendukung.

VPS Managed

Butuh solusi server yang handal untuk implementasi sharding? Kami menawarkan layanan VPS managed yang dirancang untuk membantu kamu mengelola server dengan lebih mudah dan efisien. Dengan dukungan teknis yang profesional, kamu bisa fokus pada pengembangan sistem, sementara kami yang mengurus server kamu. Tertarik? Yuk, konsultasikan kebutuhan kamu dengan kami sekarang!