Effizienter Umstieg auf PostgreSQL: Herausforderungen und Vorteile der Migration von CockroachDB

In der dynamischen Welt der Datenbanktechnologien treffen Unternehmen immer wieder auf die Herausforderung, die optimale Lösung für ihre spezifischen Anforderungen zu finden. Die Wahl der Datenbank ist dabei ein entscheidender Faktor für Skalierbarkeit, Performance und Kosten. Ein besonders spannendes Beispiel dafür ist die Migration vom verteilten Datenbanksystem CockroachDB hin zu PostgreSQL, wie sie das Unternehmen Motion durchgeführt hat. Diese Umstellung offenbart wertvolle Erkenntnisse über technische Hürden, betriebliche Auswirkungen und die langfristigen Vorteile, die eine durchdachte Migration mit sich bringen kann. Motion begann im frühen Jahr 2022 mit CockroachDB, einer verteilten SQL-kompatiblen Datenbank, die insbesondere mit ihren Stärken in horizontaler Skalierung, Hochverfügbarkeit und Multi-Region-Unterstützung überzeugte.

Gerade für Anwendungsfälle, in denen DSGVO-konforme Datenlokalisierung eine Rolle spielt, schien CockroachDB mit seinen Multi-Region-Fähigkeiten vielversprechend. Doch mit zunehmendem Wachstum des Unternehmens und steigenden Anforderungen an Performance und Kosten stellte sich bald heraus, dass ein solcher Overhead bei der Datenbanklösung auch Nachteile mit sich bringen kann. Bis zum Jahr 2024 hatten sich die Kosten für CockroachDB bei Motion verfünffacht und lagen bereits im oberen sechsstelligen Bereich. Dies war besonders bemerkenswert, da sich das Unternehmen noch in einer einregionalen Umgebung befand und vergleichsweise einfache transaktionale Abfragen ausführte. So entstand die Frage, ob die komplexe verteilte Architektur von CockroachDB für die momentanen Bedürfnisse wirklich angemessen war.

Die Antwort war nicht nur finanzieller Natur, sondern zeigte sich auch in operationalen Schwierigkeiten und Performance-Engpässen. Ein wesentlicher Punkt war das Management von Datenbankmigrationen. Mit wachsender Datenbankgröße traten immer wieder Timeout-Probleme bei der Anwendung von Prisma-Migrationen auf, was zu erheblichen Verzögerungen und manuellen Eingriffen führte. Deployments waren gelegentlich für mehrere Stunden blockiert, was die Agilität des Entwicklerteams einschränkte. Ein Vergleichstest zeigte, dass PostgreSQL eine vergleichbare Migration in wenigen Sekunden ausführen konnte, was die Ineffizienzen der vorherigen Lösung verdeutlichte.

Die Probleme mit Migrationen hatten darüber hinaus Auswirkungen auf wichtige Prozesse wie ETL (Extract, Transform, Load). Airbyte, ein gängiges Werkzeug zur Datenintegration, unterstützte CockroachDB zwar mit einem eigenen Connector, dieser befand sich aber 2024 noch in einem Alpha-Stadium und wies zudem Speicherlecks auf. Dadurch kam es immer wieder zu Ausfällen und Performanceeinbrüchen bei ETL-Jobs. Da der gesamte Datenfluss damit gefährdet war, führte dies zu zusätzlichen betrieblichen Risiken. Im Bereich der Abfragegeschwindigkeit zeigten sich differenzierte Ergebnisse.

Einige Abfragen liefen in CockroachDB schneller, da der Optimizer komplexe Aggregationen effektiver durchführen konnte. Allerdings waren dies Ausnahmen. Die meisten realen Abfragen, die von Prisma generierten komplexen SQL-Code beinhalteten, hatten eine deutlich bessere Performance auf PostgreSQL. Der Grund lag darin, dass CockroachDB bei bestimmten komplexen Joins und verschachtelten Abfragen zu umfangreichen Volltabellenscans neigte, während PostgreSQL die Abfragen effizienter ausführen konnte. In vielen Fällen war die Performance auf PostgreSQL bis zu zwanzig Mal besser.

Neben den technischen Herausforderungen spielte auch die Nutzererfahrung mit der Datenbank eine Rolle. Die Verwaltung von Indizes durch CockroachDB führte zu Verwirrung bei Entwicklern, da die Index-Nutzung teilweise unklar dargestellt wurde. Das Abbrechen von laufenden Abfragen gestaltete sich auf CockroachDB deutlich komplizierter und risikoreicher als bei PostgreSQL, da es sich um einen verteilten Cluster handelte und das Abbrechen auf mehreren Knoten gleichzeitig erfolgen musste. Zudem stellte der Support von CockroachDB einen weiteren Engpass dar, da das Portal eigenständig war, erforderliche Informationen mehrfach eingegeben werden mussten und die Reaktionszeiten lang waren, was in kritischen Situationen den Betrieb beeinträchtigte. Auch in Bezug auf Netzwerkverbindungen traten Schwierigkeiten auf.

CockroachDB verursachte immer wieder unvorhersehbare Verbindungsabbrüche, die sich auf verschiedene Umgebungen auswirkten, einschließlich CI-Pipelines und lokaler SQL-Clients. Diese Probleme waren schwer zu lokalisieren und zu beheben und traten regelmäßig auf. Mit PostgreSQL wurden derartige Unterbrechungen seitens des Unternehmens nicht beobachtet, was die Betriebssicherheit verbesserte. Die eigentliche Migration von CockroachDB zu PostgreSQL stellte eine erhebliche Herausforderung dar, da die größte Tabelle bei Motion bereits etwa 100 Millionen Zeilen enthielt. Zudem gab es Unterschiede in der JSON- und Array-Kodierung zwischen beiden Systemen, die eine reine Datenkopie unmöglich machten.

Um diese Besonderheiten zu adressieren, entwickelte der Entwickler eine individuelle ETL-Lösung mit Hilfe von Bun, einem modernen JavaScript-Laufzeitsystem. Im Rahmen der Migration wurden alle Tabellendaten in CSV-Dateien exportiert und über parallele Prozesse mit Streaming-Verbindungen nach PostgreSQL geladen. Ein spezielles Parsingskript sorgte für die Anpassung der Datenformate, sodass die Integrität und Kompatibilität gewährleistet waren. Durch das strategische Vorgehen und die Nutzung eines großen virtuellen Servers in Google Cloud konnte die komplette Migration innerhalb von etwa 15 Minuten durchgeführt werden. Dabei wurde die Anwendung für knapp eine Stunde in den Wartungsmodus versetzt, um Datenverlust zu vermeiden.

Nach dem Umstieg zeigte sich sofort eine spürbare Performance-Verbesserung. Die aggregierten Request-Latenzen sanken um etwa ein Drittel, und dank der umfangreichen Werkzeuge aus dem PostgreSQL-Ökosystem konnten binnen weniger Stunden mehrere problematische Abfragen optimiert werden. Trotz einer großzügigen Cluster-Bereitstellung führte die Migration zu einer Kosteneinsparung von über 110.000 US-Dollar jährlich – eine Summe, die bei weiter steigendem Datenvolumen und Traffic noch größer werden dürfte. Die Erfahrungen von Motion verdeutlichen, dass Migrationen von verteilten Datenbanken hin zu klassischen SQL-Datenbanken unter bestimmten Bedingungen sinnvoll sein können.

Besonders wenn der Fokus auf Single-Region-Operationen, Kostenreduktion und Abfrageoptimierung liegt, punktet PostgreSQL mit seiner ausgereiften Infrastruktur, einem breiten Werkzeugangebot und stabiler Performance. Darüber hinaus zeigen die Herausforderungen mit CockroachDB, dass moderne verteilte Datenbanksysteme zwar viele Vorteile bieten, deren Betrieb und Skalierung jedoch mit zusätzlichem Aufwand einhergehen kann. Unternehmen sollten daher stets eine genaue Kosten-Nutzen-Analyse durchführen und ihre langfristigen Anforderungen realistisch einschätzen. Für Entwickler und Datenbankverantwortliche, die sich mit einem ähnlichen Wechsel befassen, liefert der Erfahrungsbericht von Motion wertvolle Hinweise zur Planung und Durchführung einer Migration. Eine gründliche Vorbereitung, die Berücksichtigung von Datenformatunterschieden und das Nutzen moderner Technologien zur Datenübertragung sind essenziell, um Ausfallzeiten gering zu halten und die Datenintegrität zu sichern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass ein gut geplanter Umstieg auf PostgreSQL nicht nur technische Vorteile mit sich bringt, sondern auch betriebliche Effizienz und Kosteneinsparungen bewirken kann. Die umfangreiche Community, eine Vielzahl von unterstützenden Tools sowie die hohe Flexibilität machen PostgreSQL zu einer attraktiven Datenbanklösung für Unternehmen, die skalierbare und performante Systeme benötigen. Die Entscheidung für die richtige Datenbanktechnologie bleibt stets kontextabhängig. Doch die Erfahrungen von Motion dienen als wertvolles Beispiel dafür, wie sich technische Herausforderungen und betriebliche Anforderungen in Einklang bringen lassen, um im Ergebnis eine robuste und leistungsfähige Datenbanklandschaft zu etablieren, die den Wachstumspfad eines Unternehmens unterstützt und zugleich Ressourceneffizienz sowie Kostenoptimierung ermöglicht.