Effizienter Umstieg auf Postgres: Erfahrungen, Herausforderungen und Vorteile bei der Migration von CockroachDB

Die Wahl der richtigen Datenbank ist für viele Unternehmen ein zentrales Thema, vor allem im Zeitalter wachsender Datenmengen und steigender Anforderungen an Skalierbarkeit, Performance und Kostenoptimierung. Motion, ein aufstrebendes Unternehmen im Bereich KI-Workflow-Lösungen, durchlief einen intensiven Prozess der Datenbankmigration von CockroachDB zu Postgres. Diese Erfahrung zeigt eindrucksvoll, wie technische Entscheidungen in der Infrastruktur direkte Auswirkungen auf Betriebskosten, Performance und langfristige Wartbarkeit haben können. CockroachDB wurde zu Beginn 2022 bei Motion eingesetzt. Die Wahl auf CockroachDB fiel in erster Linie aufgrund der leicht umsetzbaren horizontalen Skalierung, der hervorragenden Hochverfügbarkeit und der SQL-Kompatibilität.

Insbesondere für Multi-Region-Setups, die bald durch GDPR-Vorgaben unausweichlich wurden, erschien CockroachDB als ideale Lösung. Doch mit dem Wachstum von Motion stiegen nicht nur die Nutzungsintensität, sondern auch die Kosten. Bis zum Jahr 2024 hatten sich die Ausgaben für CockroachDB auf ein Fünffaches erhöht und lagen mittlerweile im sechsstelligen Bereich. Zudem blieb eine zentrale Frage offen: Wieso sollten für einfache, single-region-transaktionale Abfragen so hohe Kosten für ein verteiltes Datenbanksystem anfallen, wenn Kunden bis dato keine strikte Datenlokalisierung verlangten? Ein weiterer kritischer Punkt waren die Migrationsprozesse. Durch die wachsende Datenbankgröße führte der Einsatz von Prisma für die Datenbankmigration regelmäßig zu Timeouts.

Häufig musste manuell in den CockroachDB-Cluster eingegriffen und Migrationen schrittweise und parallel vollzogen werden. Diese Herausforderungen verlängerten die Deployment-Zeiten und blockierten wichtige Updates. Die Entwickler sahen sich zunehmend gezwungen, aus Angst vor kompletten System-Locks Operationen außerhalb der Datenbank durchzuführen, was langfristig die Stabilität insgesamt gefährdete. Die Unfähigkeit, CockroachDB auf aktuelle Versionen zu aktualisieren, verschärfte das Problem und wirkte sich negativ auf den Support und die Weiterentwicklung aus. Die Probleme beschränkten sich nicht nur auf Migrationsvorgänge, sondern machten sich auch im ETL-Bereich bemerkbar.

Airbyte als erste verfügbare Schnittstelle für die Replikation von CockroachDB war bei Motion bis 2024 noch in einem alphastadium, das von Memory Leaks und Performanceproblemen geplagt war. Oftmals kam es zu unerwarteten Ausfällen und extrem langsamer Datenverarbeitung, wodurch selbst simple ETL-Jobs zu einem Risikofaktor wurden und häufige Alarmierungen erforderlich machten. Ein wichtiges Element, das bei der Migration eine Rolle spielte, war der Vergleich der Abfragegeschwindigkeiten. Während CockroachDB bei einigen Abfragen über einen leistungsfähigen Query-Optimizer und schnelleres Aggregieren verfügte, zeigte sich in der Praxis ein anderes Bild. Die von Prisma generierten SQL-Abfragen waren häufig sehr komplex und beinhalteten zahlreiche Joins und unnötige Spalten.

CockroachDBs Optimierer lieferten dadurch in vielen Fällen suboptimale Pläne und führte zu umfangreichen Volltabellenscans. Das Resultat waren dramatisch erhöhte Latenzen im Vergleich zu Postgres, wo dieselben Abfragen trotz der vermeintlich unhandlichen SQL-Strukturen erheblich schneller ausgeführt wurden. Beispielsweise konnte eine typische Abfrage auf der „TeamTask“-Tabelle in Postgres bis zu zwanzig Mal schneller sein, was sich spürbar auf die gesamte Anwendungsperformance auswirkte. Auch aus Sicht der Nutzererfahrung (UI/UX) erwiesen sich bestimmte Eigenheiten von CockroachDB als hinderlich. Die Konsole zeigte oft eine verwirrend ungenaue Übersicht über ungenutzte Indizes und ließ Entwickler im Unklaren, ob Indexe wirklich entfallen konnten.

Zudem gestaltete sich das Abbrechen laufender Anfragen als kompliziert, da es bei einem verteilen Cluster eine koordinierte Abbruchprozedur erfordert. Im Gegensatz dazu ist das simple Abbrechen einer Query in Postgres, beispielsweise über Tools wie TablePlus, deutlich unkomplizierter. Nicht zuletzt war der Support von CockroachDB für das Team bei kritischen Störungen ein Reizthema, da er über eine separate Website erfolgte und langwierige Rückmeldungen nötig machte. Solche Verzögerungen sind bei produktiven Systemen frustrierend und kosten Zeit und Nerven. Auch Netzwerktechnische Herausforderungen traten im Laufe der Nutzung von CockroachDB auf.

Immer wieder kam es zu undurchsichtigen Verbindungsabbrüchen und Fehlermeldungen im VPC, die sich auf keine klare Ursache rückführen ließen. Betroffen waren neben der produktiven Datenbank selbst auch weitere Umgebungen wie CI-Systeme und ETL-Komponenten. Diese Probleme blieben auch nach intensiven Untersuchungen ungelöst, was die Entscheidung für einen Umstieg auf eine stabilere Infrastruktur weiter bestärkte. Für die tatsächliche Migration baute Motion eine eigene ETL-Lösung, da verfügbare Tools nicht ausreichten. Der Entwickler nutzte das aufkommende JavaScript-Framework Bun, um Skripte zu erstellen, welche die Datenbankstruktur analysierten, sämtliche Tabellendaten in Dateien exportierten und parallel mit mehreren Prozessen die Daten als CSV-Streams in Postgres einspeisten.

Anfangs lief alles reibungslos, aber die Unterschiede in der Byte-Codierung von JSON- und Array-Spalten zwischen CockroachDB und Postgres führten zu unerwarteten Herausforderungen. Die Lösung bestand darin, einen maßgeschneiderten CSV-Parser zu programmieren, der die Daten vor dem Einspielen entsprechend transformierte, sodass die Integrität der Daten nicht leidet. Der eigentliche Umzug erfolgte auf einem leistungsfähigen virtuellen Server mit 128 CPU-Kernen in der Google Cloud. Während der Migration wurde die Anwendung in den Wartungsmodus gesetzt, wodurch eine Downtime von unter einer Stunde entstand. Diese Zeit reichte aus, um die vollständige Datenbank umzustellen und die Applikation wieder online zu bringen.

Dank sorgfältiger Vorbereitungen und Tests kam es zu keinerlei Datenverlust. Nach der Migration zeigte sich die Performance-Verbesserung unmittelbar. Die durchschnittlichen Antwortzeiten gingen um etwa 33 Prozent zurück. Darüber hinaus ermöglichten die ausgereiften Analyse- und Optimierungswerkzeuge der Postgres-Welt, wie etwa PGAnalyze, die schnelle Identifikation und Behebung weiterer Performance-Bremsen. Innerhalb weniger Stunden konnten diverse unoptimierte Abfragen angepasst werden, was den Gesamtdurchsatz der Applikation noch einmal deutlich verbesserte.

Ein weiterer bemerkenswerter Effekt der Migration war die erhebliche Kostenersparnis. Obwohl die Postgres-Cluster eher leistungsstark und konservativ dimensioniert waren, ließ sich durch den Umstieg eine Einsparung von circa 110.000 US-Dollar jährlich realisieren. Diese Zahl dürfte mit weiterem Wachstum der Anwendung und dem damit steigenden Datenaufkommen noch deutlich ansteigen. Die Entscheidung für eine Postgres-Datenbank als zentrales System erwies sich somit als richtig und zukunftssicher.

Die breite Community, das umfangreiche Ökosystem, die ausgereifte Tool-Landschaft und die deutlich geringeren Betriebskosten bieten zahlreiche Vorteile gegenüber spezialisierten verteilten Systemen wie CockroachDB, vor allem wenn die Anforderungen an skalierbare Multiregionen derzeit nicht zwingend sind. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Migration von CockroachDB nach Postgres nicht nur Herausforderungen im technischen Management, sondern auch im Bereich der Planung und Umsetzung mit sich bringt. Dabei sind besonders Aspekte wie die Datenkompatibilität bei typenspezifischen Spalten, das Handling von sehr großen Datenmengen und eine angemessene Ausfallzeit zu berücksichtigen. Mit der richtigen Strategie und geeigneten Werkzeugen wie Prisma und selbst entwickelten ETL-Prozessen kann ein erfolgreicher Umstieg gelingen, der langfristig die Systemstabilität erhöht, die Performance verbessert und die Kosten signifikant senkt. Die Erfahrungen von Motion sind für viele Unternehmen wertvoll, die sich mit der Frage beschäftigen, ob und wann der Wechsel von einem verteilten Datenbanksystem zu einer traditionellen relationalen Datenbank wie Postgres sinnvoll ist.