Spanner o banco de dados global do Google está disponível

Spanner o banco de dados global do Google está disponível a todos. Em 2007, o Google desenvolveu sua própria base de dados global chamada Spanner. Desde a sua criação, a empresa baseou-se neste banco de dados para muitos de seus próprios produtos, que vão desde o Google Fotos ao Gmail.

Agora, 10 anos depois que o banco de dados global do Google foi concebido pela primeira vez. Então, o Google tornou a Spanner disponível para todos através de uma versão beta pública .

Descrito como um serviço, que permite que os clientes tenham a sua fatia do bolo, o Spanner é um serviço de banco de dados relacional distribuído globalmente que suporta as transações: Atomicity, Consistency, Isolation, Durability – ACID e preserva a semântica SQL.  O mais importante ainda, o banco de dados faz isso sem renunciar escalonamento horizontal e alta disponibilidade.

Spanner o banco de dados global do Google em Cloud

Ao fazer a Cloud Spanner disponível para todos, o Google espera que os administradores de banco de dados e desenvolvedores alavanquem o sistema. Afinal, o Spanner é o caso de best-of-both-worlds. Isso em termos de bancos de dados, porque oferece a consistência de transações de bancos de dados tradicionais. Do mesmo modo, oferece a escala horizontal e a distribuição de dados de bancos de dados NoSQL.

Além disso, o gestor de produto Cloud Spanner, Deepti Srivastava, acrescenta que o serviço suporta transações distribuídas. E todas com esquemas e instruções DDL, consultas SQL e controladores JDBC. As bibliotecas para idiomas populares como Java, Go, Python e Node.js também são oferecidas aos clientes.

Se a Cloud Spanner parecer interessante para você, o Google forneceu uma lista de preços completa para o serviço Spanner banco de dados

História e Contexto do Spanner

Desenvolvido pela Google ao longo de uma década, o Spanner foi inicialmente criado para atender às necessidades internas de aplicações de grande escala, como Gmail, Google Ads, Google Photos e Google Play, que exigem consistência forte e capacidade de operar em múltiplos data centers globalmente. Antes do Spanner, a Google dependia de bancos de dados MySQL fragmentados, mas o crescimento exponencial de dados e a necessidade de baixa latência em escala global tornaram essa abordagem insustentável.

O Spanner foi apresentado ao público em um artigo de pesquisa de 2012, destacando sua capacidade de oferecer transações distribuídas com consistência externa em escala planetária. Em 2017, o serviço foi disponibilizado como Cloud Spanner no GCP, permitindo que empresas fora do ecossistema Google aproveitassem sua tecnologia inovadora.

Arquitetura do Spanner

A arquitetura do Spanner é única, combinando várias inovações tecnológicas que permitem sua escalabilidade e consistência global. Aqui estão os principais componentes:

1. TrueTime API

O TrueTime é uma das inovações mais marcantes do Spanner. Ele utiliza relógios atômicos e GPS para fornecer uma visão globalmente sincronizada do tempo, com incerteza de clock limitada entre 1 e 7 milissegundos. Essa precisão permite que o Spanner garanta consistência externa, onde todas as réplicas veem a mesma ordem linearizável de transações, independentemente de sua localização geográfica.

2. Paxos e Replicação Síncrona

O Spanner usa o algoritmo Paxos para gerenciar a replicação síncrona de dados entre múltiplos data centers. Cada conjunto de dados é dividido em fragmentos (shards) chamados tablets, gerenciados por grupos Paxos, onde um servidor líder coordena as operações de escrita e as réplicas seguidoras processam leituras para melhorar o desempenho. Essa abordagem garante alta disponibilidade e tolerância a falhas, com disponibilidade de até 99,999% em configurações multi-regionais.

3. Colossus File System

Os dados do Spanner são armazenados no Colossus, um sistema de arquivos distribuído que utiliza codificação Reed-Solomon para proteção contra falhas de hardware. Isso garante alta durabilidade e permite que o Spanner escale para petabytes de dados em milhares de máquinas.

4. Geo-particionamento

Introduzido em 2024, o geo-particionamento permite que os dados sejam particionados em nível de linha para otimizar a latência, armazenando dados mais próximos dos usuários finais. Isso é particularmente útil para aplicações como jogos online e e-commerce, onde a latência é crítica.

5. Fragmentação Automática

O Spanner realiza fragmentação automática (sharding) com base na carga de requisições e no tamanho dos dados, eliminando a necessidade de gerenciamento manual de shards, o que simplifica a escalabilidade.

Principais Funcionalidades

O Spanner oferece uma combinação única de funcionalidades que o tornam ideal para aplicações globais de missão crítica:

• Consistência Forte Global: Garante que todas as leituras reflitam as atualizações mais recentes, independentemente da localização geográfica, usando o TrueTime para ordenação de transações.
• Escalabilidade Horizontal: Suporta milhões de máquinas e trilhões de linhas, com capacidade de escalar automaticamente sem interrupções.
• Transações ACID Globais: Permite transações em várias linhas, colunas, tabelas e bancos de dados com consistência forte.
• Suporte a SQL: Oferece suporte a GoogleSQL (baseado em ANSI 2011 com extensões) e PostgreSQL, permitindo consultas complexas em dados relacionais.
• Alta Disponibilidade: Oferece até 99,999% de disponibilidade em configurações multi-regionais, com replicação síncrona e failover automático.
• Leituras Históricas: Permite leituras de snapshots para auditorias ou depuração, graças ao versionamento de dados.
• Gerenciamento Simplificado: Como serviço gerenciado, elimina a necessidade de gerenciar infraestrutura, backups ou replicação.

Casos de Uso

O Spanner é amplamente utilizado em cenários que exigem alta escalabilidade, baixa latência e consistência forte. Alguns exemplos incluem:

• Google Interno: Gmail, Google Photos, Google Ads e Google Play utilizam o Spanner para gerenciar bilhões de transações diárias.
• Jogos Online: Empresas como a Square Enix, que utiliza o Spanner para o jogo Dragon Quest Walk, aproveitam sua escalabilidade para gerenciar milhões de jogadores em tempo real.
• E-commerce: A Wayfair usa o Spanner para gerenciar dados de clientes globalmente, otimizando latência com geo-particionamento.
• Serviços Financeiros: Bancos utilizam o Spanner para sincronizar transações financeiras globais, garantindo consistência em operações como negociações e liquidações.
• Gerenciamento de Cadeia de Suprimentos: Empresas como a JDA utilizam o Spanner para gerenciar grandes volumes de dados de IoT, garantindo consistência e alta disponibilidade.

Benefícios do Spanner

• Flexibilidade: Combina características de bancos relacionais e NoSQL, eliminando a necessidade de escolher entre consistência e escalabilidade.
• Desempenho Global: Reduz a latência ao armazenar dados mais próximos dos usuários finais com geo-particionamento.
• Manutenção Zero: Como serviço gerenciado, elimina a necessidade de gerenciar servidores, backups ou atualizações.
• Custo Otimizado: Permite configurações personalizadas de nós por partição, alinhando custos com a demanda real.
• Segurança Integrada: Oferece criptografia de dados, gerenciamento de identidade e auditoria, garantindo conformidade com padrões de segurança.

Conclusão

O Google Cloud Spanner representa um marco na engenharia de bancos de dados, oferecendo uma solução que combina escalabilidade ilimitada, consistência forte e gerenciamento simplificado. Sua capacidade de operar em escala global com transações ACID e baixa latência o torna ideal para aplicações modernas que exigem alta disponibilidade e desempenho, como jogos online, e-commerce e serviços financeiros. Apesar de seu custo mais elevado e da curva de aprendizado, o Spanner é uma ferramenta poderosa para empresas que buscam expandir globalmente sem comprometer a confiabilidade. Com inovações como o TrueTime e o geo-particionamento, o Spanner continua a redefinir o que é possível em bancos de dados distribuídos, pavimentando o caminho para aplicações planetárias.

Perguntas Frequentes (FAQ)

1. O que é o Google Cloud Spanner?

O Google Cloud Spanner é um banco de dados relacional distribuído globalmente que oferece consistência forte, escalabilidade horizontal e suporte a transações ACID. Ele é projetado para aplicações de missão crítica que exigem alta disponibilidade e baixa latência em escala global.

2. Qual é a diferença entre o Spanner e outros bancos de dados como o Cloud SQL?

O Spanner combina a consistência forte de bancos relacionais (como o Cloud SQL) com a escalabilidade de sistemas NoSQL. Ele suporta transações globais e replicação síncrona entre múltiplos data centers, enquanto o Cloud SQL é mais adequado para cargas de trabalho regionais e baseadas em PostgreSQL ou MySQL.

3. Como o Spanner garante consistência em escala global?

O Spanner utiliza o TrueTime API, que sincroniza o tempo globalmente com alta precisão, e o algoritmo Paxos para garantir que todas as réplicas vejam a mesma ordem de transações, assegurando consistência externa.

4. Quais são os principais casos de uso do Spanner?

O Spanner é ideal para aplicações que exigem escalabilidade global, como jogos online, e-commerce, serviços financeiros e gerenciamento de dados de IoT, onde consistência e baixa latência são cruciais.

5. O Spanner é caro?

O custo do Spanner depende da capacidade computacional, armazenamento e uso de rede. Ele pode ser mais caro do que alternativas como o Cloud SQL, mas descontos por uso comprometido e configurações otimizadas, como geo-particionamento, podem reduzir custos. Para detalhes de preços, consulte https://cloud.google.com/spanner/pricing.

6. Como posso começar a usar o Spanner?

Você pode criar uma instância do Spanner no console do Google Cloud, configurar bancos de dados e tabelas via interface gráfica, Cloud Shell ou scripts Terraform. Tutuoriais práticos estão disponíveis em https://codelabs.developers.google.com/codelabs/cloud-spanner.

7. O Spanner suporta quais dialetos SQL?

O Spanner suporta GoogleSQL (baseado em ANSI 2011 com extensões) e PostgreSQL, permitindo consultas relacionais complexas.

8. O Spanner é adequado para pequenas aplicações?

Embora o Spanner seja projetado para cargas de trabalho em grande escala, ele pode ser usado para aplicações menores, mas o custo e a complexidade podem torná-lo menos eficiente em comparação com opções como o Cloud SQL ou AlloyDB.

9. O que é geo-particionamento no Spanner?

O geo-particionamento permite particionar dados em nível de linha para armazená-los mais próximos dos usuários, reduzindo latência e otimizando custos em configurações multi-regionais.

10. O Spanner é seguro?

Sim, o Spanner oferece criptografia de dados, gerenciamento de identidade e acesso, e registros de auditoria, garantindo segurança e conformidade para aplicações críticas.