PostgreSQL, одна из самых популярных и мощных систем управления базами данных с открытым исходным кодом, уже более двух десятилетий остаётся ключевым компонентом для построения различных приложений. Однако с развитием технологий, изменением архитектуры приложений и переходом к облачным и серверлесс-средам, традиционный способ взаимодействия с Postgres начал сталкиваться с новыми проблемами. Вариант, который раньше казался идеальным, сегодня требует серьёзной переоценки, особенно в контексте глобальных приложений, обеспечивающих работу пользователей по всему миру. Первое, что стоит отметить — это протокол передачи данных Postgres, который был разработан ещё в конце 1990-х годов. Его основа — TCP-соединение и довольно «болтливый» (chatty), состоящий из множества обменов сообщений при установлении соединения и выполнении запросов.
При работе на локальной сети или внутри одного дата-центра этот протокол прекрасно справлялся с задачами, минимизируя накладные расходы. Однако в эпоху современного интернета и многокомпонентных приложений, часто размещаемых на распределённых инфраструктурах, таких как AWS Lambda, Cloudflare Workers или Vercel, этот подход столкнулся с фундаментальными ограничениями. Одной из ключевых проблем стало то, что серверлесс-окружения предполагают постоянное создание и разрушение экземпляров приложений. Следовательно, каждый новый запрос часто подразумевает создание нового соединения с базой данных. Поскольку протокол Postgres требует порядка полусотни сообщений для установления полноценного соединения и подготовки запроса, каждый вызов становится накладным с точки зрения времени и ресурсов.
Особенно это усугубляется, если база данных находится в другом регионе или дата-центре — задержки, вызванные расстоянием и физическими ограничениями передачи данных, напрямую влияют на производительность и пользовательский опыт. Географическое расстояние добавляет секунды к задержкам. Представьте ситуацию, когда пользователь из Токио взаимодействует с приложением, а база данных расположена в Вирджинии. Несмотря на оптимальную маршрутизацию и сверхсовременные каналы, свету нужно время для прохождения из точки в точку, и это время нельзя уменьшить. Число необходимых туральных обменов сообщениями между клиентом и сервером в рамках подключения, увеличивает общее время до получения результата, что критично для современных приложений, требующих мгновенных откликов.
Многие разработчики обращаются к решению в виде подключения пулов соединений. Действительно, пулы позволяют переиспользовать уже открытые TCP-соединения и тем самым уменьшить нагрузку на сам PostgreSQL сервер. Но важно понимать, что подключение к пулу само по себе требует выполнения тех же самых протокольных обменов, которые нужны для установления соединения с БД. Это значит, что если клиент находится далеко или работает в серверлесс-среде, задержки остаются актуальными. Пулы решают проблему истощения соединений и увеличения нагрузки на сервер, но не минимизируют сетевую латентность.
Чтобы решить эти проблемы, команда Prisma предложила инновационный подход с использованием собственного Postgres-aware прокси по всему миру, расположенного на высокоскоростной инфраструктуре bare metal. Эти прокси-серверы выступают посредниками между клиентом и настоящей базой данных, размещённой централизованно или в нескольких регионах. Суть идеи заключается в том, что клиент устанавливает соединение максимально близко — с прокси, расположенному близко к пользователю. Прокси быстро завершает долгий и многократный процесс рукопожатия протокола Postgres локально, благодаря чему сокращается число дорогостоящих сетевых раунд-трипов между клиентом и базой в отдалённом дата-центре. Дальше прокси уже устанавливает собственное соединение с базой данных и передаёт запросы и результаты.
Это взаимодействие происходит по высокоскоростной внутренней сети с низкими задержками и возможностью оптимизации. Таким образом, общее время отклика уменьшается и приложение ощущается гораздо более отзывчивым для пользователя, независимо от географического положения. Кроме того, благодаря состоянию (stateful) прокси и возможности кэширования, прокси может управлять пулом соединений с базой напрямую, сводя к минимуму необходимость постоянного устанавливать и разрывать соединения. Сама же архитектура распределённых прокси позволяет балансировать нагрузку и выбирать оптимальный маршрут на основании измеренной задержки, а не только географической близости. Благодаря этому можно избежать ситуации, когда ближайший по расстоянию дата-центр не самый быстрый в плане сетевого пути.
Важным аспектом является возможность расширения поддержки для браузерных и иных клиентских приложений, где нативное TCP-соединение невозможно из-за ограничений среды. Для этого Prisma планирует внедрить прием WebSocket-соединений в прокси. WebSocket позволяет обмениваться бинарными данными поверх стандартных веб-протоколов, что расширит возможности подключения напрямую из браузеров для таких случаев, как облачные IDE и AI-агенты, использующие базу данных для разработческого и аналитического взаимодействия, но не для публичного фронтенда приложения. Работа с Prisma ORM также существенно выиграла от этих инноваций. ORM теперь использует лёгкий HTTP-клиент на стороне приложения, который взаимодействует с сетью Prisma, маршрутизируя операции и запросы на ближайший к базе данных исполнитель.
Это позволяет значительно сократить сетевое взаимодействие, объединяя множество запросов внутри одной операции и снижая количество туров между приложением и базой. Планируется, что в ближайшем будущем исполнитель запросов будет перенесён на ту же bare metal инфраструктуру, на которой работает база данных. Это исключит сеть из уравнения выполнения сложных, вложенных запросов и выведет производительность на новый уровень. Такие новшества помогут справиться с ростом требований к приложениям, где миллисекунды могут решать всё. В итоге можно сказать, что оптимизация взаимодействия с Postgres для глобальных приложений — это не просто вопрос настройки сервера или базы данных.
Это комплексный взгляд на архитектуру всего стека, начиная от физического расположения, особенностей сетевого протокола и заканчивая современными технологиями развертывания и специфическими задачами приложений. Понимание того, насколько важен протокол Postgres и его особенности, поможет разработчикам строить более масштабируемые, быстрые и надёжные приложения, которые будут одинаково хорошо работать у пользователя в любом уголке мира. Использование специализированных прокси-серверов, распределённых по миру, а также интеграция новых технологий подключения и проксирования позволяют успешно преодолеть фундаментальные ограничения протокола и обеспечить стабильную и быструю работу баз данных в самых современных сценариях. Переход в сторону таких архитектур является логичным шагом в эволюции баз данных и приложений, учитывая растущую популярность серверлесс-моделей и мульти-региона развертываний. При этом, не следует забывать о том, что качественная оптимизация — это не только технические новинки, но и правильное проектирование запросов, минимизация количеств обращений к базе и продуманное взаимодействие компонентов приложения.
Новые возможности, созданные на основе опыта и инноваций в Prisma Postgres, показывают путь к тому, как работать с Postgres максимально эффективно в условиях глобальной и быстро адаптирующейся инфраструктуры. Это помогает компаниям создавать приложения, которые не только справляются с растущей нагрузкой и распределённостью пользователей, но и дают качественный пользовательский опыт в реальном времени, повышая конкурентоспособность и инновационный потенциал. Таким образом, оптимизация Postgres для глобальных приложений — это масштабный и важный вызов современности, который требует нового взгляда на знакомые технологии и готовности применять инновационные решения, способные преодолеть ограничения устаревших протоколов и архитектур.
