數(shù)據(jù)庫一直是應(yīng)用開發(fā)中非常重要的一部分。從MySQL到亞馬遜的RDS(關(guān)系型數(shù)據(jù)庫服務(wù)，Relational Database Service)，業(yè)界有很多數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)供開發(fā)者存儲、查詢和管理數(shù)據(jù)。隨著海量計算的持續(xù)發(fā)展，給傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫帶來了不少挑戰(zhàn)，而云原生數(shù)據(jù)庫卻可以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

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什么是云原生數(shù)據(jù)庫

簡單來說，云原生數(shù)據(jù)庫，是一種通過云平臺進(jìn)行構(gòu)建、部署和分發(fā)的服務(wù)。這種云原生屬性是它相比于其他類型數(shù)據(jù)庫最大的特點(diǎn)。作為一種云平臺，云原生數(shù)據(jù)庫以PaaS(平臺即服務(wù), Platform-as-a-Service)的形式進(jìn)行分發(fā)，也經(jīng)常被稱作DBaaS(數(shù)據(jù)庫即服務(wù), DataBase-as-a-Service)。用戶可以將該平臺用于多種目的，例如存儲，管理和提取數(shù)據(jù)。

云原生數(shù)據(jù)庫通常通過在云基礎(chǔ)設(shè)施之上安裝數(shù)據(jù)庫軟件來實(shí)現(xiàn)，這種方式使得云原生數(shù)據(jù)庫具備了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所不具備的直接訪問性和運(yùn)行時可伸縮性。隨著云原生數(shù)據(jù)和海量計算的重要性不斷提高，人們空前重視通過部署這種服務(wù)為企業(yè)提供增強(qiáng)的可靠性和可伸縮性。

為什么選擇云原生數(shù)據(jù)庫

雖然要做出將本地數(shù)據(jù)遷移到云原生數(shù)據(jù)庫的決定并不容易，但是根據(jù)預(yù)測，到2022年，83%的企業(yè)負(fù)載將運(yùn)行在云中，所以云化無疑代表了未來。

選擇云原生數(shù)據(jù)庫有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：

• 易處置性簡單來講，易處置性是指數(shù)據(jù)庫在無需事先通知的情況下，即時處理崩潰或啟動進(jìn)程的能力。盡管現(xiàn)在有先進(jìn)的技術(shù)，但是像磁盤故障、網(wǎng)絡(luò)隔離故障，以及虛擬機(jī)異常等，仍然不可避免。
• 對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，這些故障尤其有害，因?yàn)橛脝蝹€機(jī)器運(yùn)行整個數(shù)據(jù)庫，即便一個很小的問題都可能影響所有功能。而云原生數(shù)據(jù)庫的設(shè)計具有顯著的易處置性，即允許虛擬機(jī)在即時通知下立即重啟或重新調(diào)度。實(shí)際上，易處置性已從單個虛擬機(jī)擴(kuò)展到了整個數(shù)據(jù)中心。隨著我們的環(huán)境持續(xù)朝著更加穩(wěn)定的方向發(fā)展，云原生數(shù)據(jù)庫將發(fā)展到對此類故障無感知的狀態(tài)。
• 增強(qiáng)的安全性 DBaaS運(yùn)行在受高度監(jiān)控和安全的環(huán)境里，受到反惡意軟件、反病毒軟件和防火墻的保護(hù)。除了全天候的監(jiān)控和定期的軟件升級以外，云環(huán)境還提供了額外的安全性。相反，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫容易遭受數(shù)據(jù)丟失和被不受限制的訪問。基于服務(wù)提供商通過即時快照副本提供的數(shù)據(jù)能力，用戶可以達(dá)成“RPO=0，RTO<60秒”的目標(biāo)。
• 可擴(kuò)展性能夠在運(yùn)行時進(jìn)行按需擴(kuò)展的能力是任何企業(yè)成長的先決條件。因?yàn)檫@種能力讓企業(yè)可以專注于追求商業(yè)目標(biāo)，而不用擔(dān)心存儲空間大小的限制。
• 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫將所有文件和資源都存儲在同一主機(jī)中，而云原生數(shù)據(jù)庫則不同，它不僅允許你以不同的方式存儲，而且不受存儲問題的影響。
• 更好的可訪問性傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫最重要的限制之一，是它只能通過連接數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身進(jìn)行訪問。而云原生數(shù)據(jù)庫提供對數(shù)據(jù)庫全天候的訪問，以便你隨時進(jìn)行任何修改，而你只需要一個可以訪問internet的計算機(jī)。這樣一來，就消除了可能發(fā)生的潛在的延遲，同時也為多個開發(fā)人員之間的協(xié)作開辟了途徑。
• 顯著的成本節(jié)約建立一個數(shù)據(jù)中心是一項(xiàng)獨(dú)立而完備的工程，需要大量的硬件投資，還需要能可靠管理和維護(hù)數(shù)據(jù)中心的訓(xùn)練有素的運(yùn)維人員。此外，持續(xù)的運(yùn)維會給你的財務(wù)帶來相當(dāng)大的壓力。而使用云原生的DBaaS平臺，你可以以較低的前期成本，獲得一個可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)庫，這可以讓你騰出雙手，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化的資源分配。

像分布式數(shù)據(jù)庫一樣，云原生數(shù)據(jù)庫是未來

技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)演進(jìn)成了一個超鏈接的環(huán)境，在這個環(huán)境中，數(shù)百萬的用戶跨多種設(shè)備使用著各種應(yīng)用、軟件和不同的程序。用戶不僅希望他們始終在線、響應(yīng)迅速，而且希望給他們提供無縫的使用體驗(yàn)?？紤]到維護(hù)此類復(fù)雜系統(tǒng)會不可避免地出現(xiàn)波動和故障，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫正面臨著艱巨的挑戰(zhàn)，以確保可用性和正常運(yùn)行時間。

想想你每天使用的應(yīng)用程序的數(shù)量——從WhatsApp這種即時消息應(yīng)用到諸如Salesforce之類的高度專業(yè)化的應(yīng)用，你都需要一個安全的登錄功能、用戶配置文件、自定義功能、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)，以及其他幾個組件。所有這些功能都需要緊密協(xié)作以提供客戶期望的用戶體驗(yàn)水平。而這正是云原生分布式數(shù)據(jù)庫可以為用戶提供可靠解決方案的場景。

什么是分布式數(shù)據(jù)庫

顧名思義，分布式數(shù)據(jù)庫是由多個相互連接的數(shù)據(jù)庫組成的集合，這些數(shù)據(jù)庫組合在一起形成一個面向用戶的單個數(shù)據(jù)庫。實(shí)際上，他們分布式在各個數(shù)據(jù)中心，通過中央服務(wù)器進(jìn)行通信。

正如微軟的著名工程師布倫丹•伯恩斯(Brendan Burns)在其著作《設(shè)計分布式系統(tǒng)》(Designing Distributed Systems)中所說：“這些系統(tǒng)越來越重要，這意味著必須基于冗余、容錯和高可用來構(gòu)建這些在線系統(tǒng)。這些要求的融合導(dǎo)致需要構(gòu)建的分布式系統(tǒng)數(shù)量增加了一個數(shù)量級。”

為什么分布式數(shù)據(jù)庫是事關(guān)“是否”而非“何時”的問題

數(shù)據(jù)庫提供了用于高級的數(shù)據(jù)處理和分析的結(jié)構(gòu)和組織，沒有現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)庫，你將無法將業(yè)務(wù)邏輯應(yīng)用到功能中，而這將使你的網(wǎng)站或應(yīng)用程序變得無用。

所以專家們一致認(rèn)為，構(gòu)建在云中的分布式數(shù)據(jù)庫代表了數(shù)據(jù)庫的發(fā)展趨勢。因此，云原生數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢，加上分布式數(shù)據(jù)庫的效率，代表了未來理想的解決方案。

以下是你可能考慮采用分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一些原因：

• 水平可伸縮性在選擇正確的數(shù)據(jù)存儲方式時，可伸縮性是一個重要的考慮因素。這就是云原生分布式數(shù)據(jù)庫是理想解決方案的原因，因?yàn)樗试S企業(yè)輕松擴(kuò)展。分布式數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵特性之一是跨不同數(shù)據(jù)源的計算過程彼此獨(dú)立，這使得按需添加節(jié)點(diǎn)和調(diào)整功能變得非常容易。選擇以如此大規(guī)模提高計算能力是一個強(qiáng)大的增長手段，它使現(xiàn)代企業(yè)能夠以前所未有的方式在全球發(fā)展。
• 沒有單點(diǎn)故障衡量應(yīng)用程序性能的唯一標(biāo)準(zhǔn)是它為最終用戶提供的用戶體驗(yàn)水平。對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，由于高度的相互依賴，中央服務(wù)器的單個問題會損害工作負(fù)載的可用性。如果一臺(唯一的)服務(wù)器出現(xiàn)故障，則可能導(dǎo)致整個應(yīng)用程序崩潰，而這將導(dǎo)致用戶體驗(yàn)指標(biāo)急劇下降。鑒于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的復(fù)雜性，而服務(wù)器崩潰是不可避免的，這進(jìn)一步破壞了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲的方法。相反，由于數(shù)百臺計算機(jī)服務(wù)器相互配合工作，因此分布式數(shù)據(jù)庫可以確保即使多個節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，應(yīng)用程序仍能繼續(xù)正常運(yùn)行。即使部分功能受到影響，整體功能卻能正常運(yùn)行。
• 增強(qiáng)的性能潛力應(yīng)用程序每秒都要面對數(shù)百個針對數(shù)據(jù)庫的請求，這需要強(qiáng)大的處理能力。對于傳統(tǒng)的方式，可能會導(dǎo)致性能問題、用戶界面延遲等，從而影響整體的用戶體驗(yàn)。比如，異常多的請求甚至可能導(dǎo)致應(yīng)用程序崩潰。而在云原生的分布式數(shù)據(jù)庫中，工作負(fù)載和訪問請求被分散到多個服務(wù)器和計算機(jī)系統(tǒng)上。這意味著每個任務(wù)都由特定系統(tǒng)處理，而不是通過單個系統(tǒng)處理。因此，數(shù)據(jù)庫持續(xù)無縫地工作，并提高了工作效率。分布式數(shù)據(jù)庫中的每個請求和工作負(fù)載都是并行完成的，然后將其執(zhí)行結(jié)果返回給中央服務(wù)器，以便在數(shù)據(jù)庫的用戶端實(shí)時更新。

結(jié)論

應(yīng)用程序和軟件開發(fā)正在經(jīng)歷一場云原生的變革，從編排、管理到分析，所有的東西都開始在云上從頭構(gòu)建。作為現(xiàn)代應(yīng)用程序最重要的特征之一，專家們自然會建議從傳統(tǒng)方式向分布式數(shù)據(jù)之類的現(xiàn)代化、云原生方式轉(zhuǎn)變。由于在功能和可靠性上優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，再加上增強(qiáng)的可伸縮性，云原生數(shù)據(jù)庫無疑代表了數(shù)據(jù)庫的未來。