数据库的下一个变革方向——云原生数据库

谁践踏了优雅 2023-09-28 11:47 23阅读 0赞

## 快速上手亚马逊云原生数据库 ##

### 数据库免费试用及在线大会 ###

亚马逊数据库产品支持免费试用，并且提供上手教程。【[数据库免费试用&上手教程][Link 1]】

回看人类历史上每一次技术的跨越，生产力变革永远不会缺席。“云原生数据库”也已经悄然走到了第十个年头。未来十年，云原生数据库领域的创新将远远超过过去十年。亚马逊将举办一场云原生数据库在线大会，为开发者深度解读云原生数据库的最佳实践。【[云原生数据库在线大会][Link 2]】

### 亚马逊云科技免费套餐 ###

亚马逊云科技提供了100余种产品免费套餐。其中，计算资源Amazon EC2首年12个月免费，750小时/月；存储资源 Amazon S3 首年12个月免费，5GB标准存储容量；数据库资源 Amazon RDS 首年12个月免费，750小时；Amazon Dynamo DB 25GB存储容量 永久免费。【[亚马逊免费套餐传送门][Link 3]】

## 传统数据库存在的问题 ##

### 难以应对复杂的业务需求 ###

在传统企业的开发中，企业为了减少员工的学习成本和试错成本，往往会将产品局限于行业内熟悉的部分，这种做法无可厚非，毕竟一家大型企业如果因为数据库产品本身存在未知的问题而导致自身产品在线上出现故障，这不仅给用户带来了极为不好的体验，同时还可能导致该企业的专业性水平在用户眼中大打折扣。

![623d1eb916374e268bd5cea52210ea1c.png][]

而如今的互联网发展非常迅速，人们对互联网产品的依赖程度明显提高，使用互联网的人数也在不断增长，导致用户对互联网产品的需求千变万化，如果仅仅依靠传统数据库来解决一切的问题，这显然是不可能的。

### 需花费时间用于配置、备份 ###

传统的数据库在使用的时候需要投入大量的精力，企业不得不聘请大量的数据库开发人员和维护人员用于对业务以外的问题进行解决，包括配置数据库、备份数据库、扩展数据库、修复数据库等工作。

这些问题并不是无法解决的难题，而是会花费大量的时间成本和人力成本用于非业务逻辑上，而这些重复性的工作却伴随着产品的出品到淘汰的整个阶段。

### 数据库难以扩展和迭代 ###

传统的企业开发，通常都会遇到如下问题。当企业需要开发一款产品时，首先需要对用户规模以及用户访问高峰期做一个简单的流量判断，从而架构起对应规模的数据库产品。但是这个风险是极大的，如果我们的产品非常火爆，每隔一段时间，我们的用户访问量增长巨大、高峰期甚至与我们的预期不一致，此时如果我们想要扩展数据库的规模，我们就不得不将数据库停止，这会导致产品一段时间的不可用。

### 可用性和安全性受产品本身的限制 ###

传统的数据库产品本身的性质是用户难以去改变的，一款数据库产品从设计到投入市场基本它的性能瓶颈及其安全性就是确定了的。用户只能通过不断地从顶层不断地优化或者是使用其它产品取代等方式小规模地改变其可用性和安全性。

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企业本身为了适应数据库产品的可用性和安全性，不得不采用更加复杂的架构逻辑，或者是使用其它产品去替代，这样的解决方案明显不是最优的。

## 云原生数据库如何解决痛点 ##

### 支持选择合适的专用引擎 ###

为了构建合适具体需求的用例驱动、高度可扩展的分布式应用程序。亚马逊云科技提供了超过15个专用引擎来支持各种数据模型，包括关系型、键值型、文档型、内存型、图型、时间序列型、宽列型和分类账型数据库。

![6dac8ac6f62c47f0ae84aad2b201de6f.png][]

### 提供完全托管式数据库 ###

为了解决数据库产品需要维护人员不断的维护的问题，亚马逊云科技完全托管式数据库服务提供持续监控、自我修复存储和自动扩展，以帮助企业专注于应用程序开发。

![ef5b2ee9dfb347c9a7e10098bdeff187.png][]

### 在线提供适量的服务及扩展 ###

随着您应用程序的增长，从小规模开始并进行扩展，使用比流行的替代方案快 3-5 倍的关系数据库，或为企业提供微秒到亚毫秒延迟的非关系数据库。轻松匹配企业的存储和计算需求，通常无需停机。

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### 提供高可用性和安全性 ###

支持多区域、多主复制，并提供具有多个安全级别的完整数据监督，包括网络隔离和端到端加密。亚马逊云科技数据库为业务关键型企业工作负载提供所需的高可用性、可靠性和安全性。

## 亚马逊云数据库的发展路线 ##

### 数据库的早期发展 ###

在 20 世纪 70 年代，关系型数据库之父 E.F.Codd 关于关系型数据库的论文发表后，正式拉开了数据库技术的发展的序幕。在此之后，出现了各种商业数据库产品、开源数据库产品、以及以 **Amazon RDS** 为代表的数据库产品。

### 当今数据库发展趋势 ###

在当前的后疫情时代，很多企业的业务开始在线化和数字化运营，导致企业对数据价值的挖掘的需求越来越强烈，亚马逊云科技中华区产品经理顾凡介绍了数据库发展的四大趋势：

1.  随着移动互联网的发展，电商、社交、出行等新型产品的出现，对数据的实时性需求极高，传统关系型数据库无法满足。

1.  开源数据库的广泛应用

1.  现代应用程序要求数据库产品拥有更高的性能、更高的扩展性，让开发人员专注于核心业务的开发。

1.  软件产品从 PC、互联网、互联网到现在的万物互联时代，软件的转型要求数据库选型的变化。

### 亚马逊数据库理念 ###

为了适应当前数据库发展的需求，亚马逊提出了**五大数据库设计的理念**。

1.  **专库专用。**针对关系型数据、键值数据、内存数据......各自有专门的一款产品。

1.  **无服务器、敏捷创新。**很多企业使用数据库产品都是按照峰值购入，但是大部分企业产品流量的峰值时间是短暂的，这就造成了资源的浪费，而无服务则可以完成这一难题。

1.  **全球架构、一键部署。**各种数据库产品都能利用亚马逊云科技地骨干网络提供比互联网更稳定地网络支持。

1.  **平滑迁移、加速上云。**提供 Amazon DMS 等工具支持开发者和企业进行自助式地云迁移。

1.  **AI 赋能、深度集成。**推出 Amazon Neptune，允许数据工程师不需要掌握机器学习的技能就能直接从图数据库里导出数据、转换格式、训练模型并发布。

## 亚马逊云数据库服务 ##

### 关系数据库服务 ###

关系数据库应该是目前使用最为广泛的数据库之一了，例如我们最为熟悉的 MySQL、Oracle 数据库产品，就是典型的关系型数据库。它通常采用关系模型来组织数据，以行和列的形式来存储数据。**主要应用于**传统应用程序、ERP、CRM、电子商务等领域。

**亚马逊关系数据库主要产品：**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>数据库名称</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><strong><a href="https://aws.amazon.com/cn/rds/aurora/?c=db&amp;sec=srv" title="Amazon Aurora" rel="nofollow">Amazon Aurora</a></strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><strong><a href="https://aws.amazon.com/cn/rds/?c=db&amp;sec=srv" title="Amazon RDS" rel="nofollow">Amazon RDS</a></strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><strong><a href="https://aws.amazon.com/cn/redshift/?c=db&amp;sec=srv" title="Amazon Redshift" rel="nofollow">Amazon Redshift</a></strong></p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>LOGO</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"><img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/efa8a0c653e94861a59ff3bc9c3942c9.png"><p></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/cab37951354a4604b1dbe38e95226c97.png"></p> <p>&nbsp;</p> <p></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/c4bc13a92f454b76b37ad6618de4dc99.png"></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 键值数据库服务 ###

键值数据库是非关系型数据库的一种，使用简单的键值方式来存储数据。其中，键作为唯一的标识符。键和值都可以是简单的数据类型或者是复杂的对象。现在主要流行的键值数据库产品有 Redis 等。**主要应用于**高流量 Web 应用、电子商务系统、游戏应用程序等领域。

**亚马逊键值数据库主要产品：**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>数据库名称</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><strong><a href="https://aws.amazon.com/cn/dynamodb/?c=db&amp;sec=srv" title="Amazon DynamoDB" rel="nofollow">Amazon DynamoDB</a></strong></p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>LOGO</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p style="text-align:center;"><img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/a86af945652d46cc92b9960dce3da4fc.png"></p> <p></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 内存数据库服务 ###

内存数据库是将数据存储在内存中的一种数据库类型，它于其它类型的数据库的主要优点是数据存储在内存中，读写速度对比存储在磁盘中要高出几个数量级，大大提高了读写数据的性能。**主要应用于**缓存、会话管理、游戏排行榜、地理空间应用程序等领域。

**亚马逊内存数据库主要产品：**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>数据库名称</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><strong><a href="https://aws.amazon.com/cn/elasticache/?c=db&amp;sec=srv" title="Amazon ElastiCache" rel="nofollow">Amazon ElastiCache</a></strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><strong><a href="https://aws.amazon.com/cn/memorydb/?c=db&amp;sec=srv" title="Amazon MemoryDB for Redis" rel="nofollow">Amazon MemoryDB for Redis</a></strong></p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>LOGO</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p style="text-align:center;"><img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/3c33bf4ba69d4bd4b1208a1a314d1a61.png"></p> <p></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p style="text-align:center;"><img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/29201d093d9d415f976eca7abae428a5.png"></p> <p></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 文档数据库服务 ###

文档数据库的概念是由 1989 年由 Lotus 提出的，它与其它数据库对比最大的特点就是将数据以文档的形式存储，从而保证信息不会被分割成离散的数据段。**主要应用于**内容管理、目录、用户配置文件等领域。

**亚马逊文档数据库主要产品：**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>数据库名称</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><strong><a href="https://aws.amazon.com/cn/documentdb/?c=db&amp;sec=srv" title="Amazon DocumentDB（兼容 MongoDB）" rel="nofollow">Amazon DocumentDB（兼容 MongoDB）</a></strong></p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>LOGO</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p style="text-align:center;"><img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/282af680bfcc436ea17c241779bc14a9.png"></p> <p></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 图数据库服务 ###

以点、边为基础的存储单元，以高效存储、查询图数据为设计的数据库管理系统。简单来说，就是当我们要存储社交圈、交通线路这种类型关系圈的数据，我们就需要用到图数据库，因为如果用关系型数据库会使用非常多的关联表，查询也非常不方便。**主要应用于**欺诈检测、社交网络、建议引擎等领域。

**亚马逊图数据库主要产品：**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>数据库名称</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><strong><a href="https://aws.amazon.com/cn/neptune/?c=db&amp;sec=srv" title="Amazon Neptune" rel="nofollow">Amazon Neptune</a></strong></p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>LOGO</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p style="text-align:center;"><img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/7908ccc44b1d46d78faf25f727a14628.png"></p> <p></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 时间序列数据库服务 ###

时间序列数据库主要用于处理带时间标签的数据，例如可以处理按照时间顺序变化等功能，这种数据库是一种新型的非关系型数据库，在大数据时代有着非常重要的意义。**主要应用于**系统记录、供应链、注册、银行事务等领域。

**亚马逊时间序列数据库主要产品：**

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>数据库名称</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p><strong><a href="https://aws.amazon.com/cn/qldb/?c=db&amp;sec=srv" title="Amazon Quantum Ledger Database (QLDB)" rel="nofollow">Amazon Quantum Ledger Database (QLDB)</a></strong></p> </td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td colspan="1"> <p><strong>LOGO</strong></p> </td> 
   <td colspan="1"> <p style="text-align:center;"><img alt="" src="https://img-blog.csdnimg.cn/a7c2cb44c0dd4b04bfb6c8b1c4732fd3.png"></p> <p></p> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 亚马逊 Amazon Aurora ##

### Amazon Aurora 是什么 ###

Amazon Aurora 是亚马逊自研的一个云原生数据库，它兼顾了开源数据库和商业数据库的优势。在开源数据库方面，它提供了兼容 MySQL 和 PostgreSQL 的数据库接口。在商业数据库方面，它能够达到可与商业数据库媲美的性能和高可用性，同时它的成本也是比较低的。

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回想起笔者的学生时代，周围的同学的入门数据库产品都是 MySQL，毕竟是学生，大家的收入有限，MySQL 既是开源免费的，在性能方面却能和商业数据库相媲美。而 Aurora 也是如此，性能方面优于传统的关系型数据库，而且成本也是极低。

Aurora 的架构是存储和计算分离的。这样的话，用户可以在存储和计算层根据自己的应用程序，来进行分别的拓展。此外每一份数据是以 6 备份进行存储的，它可以存在跨三个可用区，这样能够提供很好的可用性。

### Amazon Aurora 的优势 ###

Aurora 的性能是 MySQL 的5倍，PostgreSQL 的3倍。这是因为我们在进行存储的时候，不是把原来的数据页整个地从计算节点传输到存储节点，而是只存储数据页更改地内容，能够大大减少数据地传输量，所以带来了性能的提升。

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另外，Aurora 提供了很好的读副本扩展的能力，如果你的应用有很多读的需求，则可以在区域内配置多达15个读副本，从而可以达到一个很好的读写分离的效果，此外亚马逊还提供了跨多个不同区域的读副本的扩展。除了这些之外，Aurora 还有很多其他的功能，比如全球数据库、快速数据库克隆、数据库回溯等等。

Aurora 除了在传统的数据库上拥有全方位的优势之外，**在市面上的云数据库中也是领航者的存在**。Aurora 首次将数据库的存储和计算能力分开，并且将部分数据库的能力下沉到存储节点，从而提高了性能和效率，这一点对比市面上的 **PolarDB** 目前仍然具有领先的优势，并且在 **PolarDB** 的架构下，存储成本明显比 Aurora 要高；Aurora 在近几年的发展相当迅速，在 Multi-Master 和 Serveless 等领域有很大的突破，而对比同为云原生数据库的 **Socrates** ，则相对逊色。

### Amazon Aurora 的未来趋势 ###

Aurora 作为云原生托管型关系数据库，在未来的趋势将是持续向好的。从性能方面 Aurora 要优于 MySQL、PostgreSQL 等开源或商用的关系型数据库；从成本方面远低于商用数据库的费用。除此之外，Aurora 支持完全托管、云原生、与亚马逊其它类型的数据库产品能完美的结合形成一个生态圈。

## 个人总结 ##

我们正身处在一个互联网高度发展的时代，回望计算机的发展史，不过是短短的几十年，我们将计算机从巨大的身形发展到如今的个人计算机、将计算机这个名称从实验室专用到进入每家每户从而形成庞大的互联网、将计算机的处理速度从一开始的差强人意到如今几个数量级的提升。这一切的发展，不过是几十年而已，但这已经改变了人类的社会。试想一下，未来的某天，是否我们也会觉得个人计算机有些许“庞大”呢？从而推动云原生产品的发展，而数据库作为当今存储数据的载体，正是云原生行业的风向标，我相信，我们正走在这个风口中。

## 亚马逊为开发者带来的福利 ##

### **为开发者打造多种学习平台** ###

*  **入门资源中心：**从0到1 轻松上手云服务，内容涵盖：成本管理，上手训练，开发资源。【[入门资源中心][Link 4]】

*  **架构中心：**亚马逊云科技架构中心提供了云平台参考架构图表、经过审查的架构解决方案、Well-Architected 最佳实践、模式、图标等。【[架构中心][Link 5]】

*  **构建者库：**了解亚马逊云科技如何构建和运营软件。【[构建者库][Link 6]】

*  **工具包：**用于在亚马逊云科技平台上开发和管理应用程序的工具包：【[工具包][Link 7]】

### 提供免费套餐及优惠礼包 ###

*  **福利一：**100余种产品免费套餐。其中，计算资源 Amazon EC2 首年12个月免费，750小时/月；存储资源 Amazon S3 首年12个月免费，5GB标准存储容量。【[100余种产品免费套餐][Link 3]】

*  **福利二：**最新优惠大礼包，200$数据与分析抵扣券，200$机器学习抵扣券，200$微服务与应用开发抵扣券。【[最近优惠大礼包][Link 8]】

*  **福利三：**解决方案 CloudFormation 一键部署模版库【[模板库][Link 9]】

[Link 1]: https://aws.amazon.com/cn/getting-started/databases/get-started/?nc=sn&loc=4&trk=fab55528-7c2e-4517-b90e-65b760ecfc1c&sc_channel=el
[Link 2]: https://www.awsevents.cn/CloudNative/listDetails.html?trk=1227489f-bfd0-430a-85df-750d92bb9d11&sc_channel=el
[Link 3]: https://aws.amazon.com/cn/free/?nc2=h_ql_pr_ft&all-free-tier.sort-by=item.additionalFields.SortRank&all-free-tier.sort-order=asc&awsf.Free%20Tier%20Types=*all&awsf.Free%20Tier%20Categories=*all&trk=e0213267-9c8c-4534-bf9b-ecb1c06e4ac6&sc_channel=el
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[Link 4]: https://aws.amazon.com/cn/getting-started/?nc1=h_ls&trk=32540c74-46f0-46dc-940d-621a1efeedd0&sc_channel=el
[Link 5]: https://aws.amazon.com/cn/architecture/?intClick=dev-center-2021_main&trk=3fa608de-d954-4355-a20a-324daa58bbeb&sc_channel=el
[Link 6]: https://aws.amazon.com/cn/builders-library/?cards-body.sort-by=item.additionalFields.sortDate&cards-body.sort-order=desc&awsf.filter-content-category=*all&awsf.filter-content-type=*all&awsf.filter-content-level=*all&trk=835e6894-d909-4691-aee1-3831428c04bd&sc_channel=el
[Link 7]: https://aws.amazon.com/cn/tools/?intClick=dev-center-2021_main&trk=972c69e1-55ec-43af-a503-d458708bb645&sc_channel=el
[Link 8]: https://www.amazonaws.cn/campaign/?sc_channel=el&sc_campaign=credit-acts-ldr&sc_country=cn&sc_geo=chna&sc_category=mult&sc_outcome=field&trkCampaign=request-credit-glb-ldr&trk=f45email&trk=02faebcb-3f61-4bcb-b68e-c63f3ae33c99&sc_channel=el
[Link 9]: https://aws.amazon.com/cn/quickstart/