> **導讀**  
以業務為導向的資料庫需要滿足現代化應用的需要，以 Serverless 資料庫為代表，雲資料庫正在迅速發展成熟，並帶來更好的可訪問性和高可用性，還有高擴充套件性與可遷移性。  
【墨天輪資料庫沙龍-Serverless專場】邀請到亞馬遜雲科技高階資料庫技術專家李君，為大家帶來《[見微知著 \- Serverless 雲原生資料庫概覽](https://www.modb.pro/doc/93246?0103)》的主題演講。本次分享從現代應用化改造出發，介紹Serverless資料庫的本質與特點，同時也介紹了亞馬遜雲科技的七大Serverless家族中的DynamoDB 與 Amazon Aurora Serverless 資料庫，以下為演講實錄。

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*李君 亞馬遜雲科技高階資料庫技術專家*

### 為什麼要進行應用化改造？

#### 1、現代化應用程式的特性與優勢**

傳統的開發文化導致新產品和功能的釋出週期冗長、運維效率低下、無法支援不斷變化的合規性和安全規章等問題，應⽤程式現代化可以快速、⾼效且合規地⽀持業務計劃。

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*圖1 現代化應用程式的特性和優勢*

現代資料架構從傳統的Web伺服器+應用程式伺服器+資料庫服務層的三層資料庫架構轉變到微服務、解耦架構，因此需要一個構建專門的資料層來滿足現代應用架構。

#### 2、亞馬遜雲科技無伺服器資料庫家族

亞馬遜雲科技構建了資料庫家族支撐現代化應用開發，雲原生系列包括 關聯式資料庫服務**Amazon Aurora Serverless**，完全託管的 PB 級雲資料倉儲服務**Amazon Redshift**，支援鍵-值儲存和文件型資料結構的NoSQL資料庫服務**Amazon DynamoDB**，開源的寬列資料儲存**Amazon Keyspaces**，時間序列資料庫**Amazon Timestream**，完全託管的圖形資料庫服務**Amazon Neptune**以及完全託管的分類賬資料庫 **Amazon Quantum Ledger Database ( QLDB )** 等七大資料庫。

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*圖2 亞馬遜雲科技Serverless雲原生資料庫光譜*

#### 3、Serverless 資料庫介紹

**2014年** 亞馬遜副總裁兼技術長 Werner Vogels 博士在 re:Invent 全球大會上釋出了Lambda 服務，這項服務重新定義了雲端計算的 Serverless 發展理念，由此**引發了Serverless 第一波浪潮**。

**Servereless**並不是簡單等於functions，它的**本質為one demand scaling and pricing characterisics（按需使用、極致彈性壓縮）**。在新時代下，Servereless 實現隨用隨取，按量付費，成為與普及大眾比肩的水電煤資源。

下圖展示了Serverless資料庫的四大特點，其中最顯著的是無需管理伺服器的特點，它使開發人員專注構建和執行應用。對於使用者而言，最終收益體現在Serverless按使用量付費的設計上。

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*圖3 Serverless資料庫特點*

### Amazon Serverless 系列介紹

#### 1、Amazon DynamoDB**

**DynamoDB開創了雲原生NoSQL資料庫領域，亞馬遜NOSQL之旅也是由它開始**。

正值2004年的假日購物季，使用著名關係型資料庫的 Amazon 電子商務平臺由於超過負載而導致了數小時當機。在啟動COE（糾正錯誤是透過記錄和解決問題來提高質量的過程）流程後，工程師梳理出亞馬遜電商業務系統對資料庫需求，70%的呼叫對單行進行操作，20%的呼叫返回單個表中的行集合。

三年後，AWS 於 2007 年釋出了[《Dynamo：Amazon 的高可用性鍵值儲存》](https://www.amazon.science/publications/dynamo-amazons-highly-available-key-value-store)，論文介紹了 Dynamo 的設計和實現，它是一種高度可用的**鍵值儲存系統**，亞馬遜的一些核心服務使用它來提供“永遠線上”的體驗，由此DynamoDB 誕生了。

**2012年，DynamoDB作為基於雲的 NoSQL 資料庫服務被正式釋出**，並於2016年位居 Gartner MQ 領導者象限。在釋出的十年內，DynamoDB一直作為零層依賴項助力大多數亞馬遜服務。

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*圖4 Amazon DynamoDB 發展歷程*

Amazon DynamoDB作為快速且靈活的 NoSQL 資料庫，規模沒有限制，具有**大規模高效能、無需管理伺服器、適合大型企業、全域性表**的特性。

DynamoDB 能夠在PB級規模下實現個位數毫秒延遲，最新2022 re:Invent keynote 上提到，DynamoDB每天收到的請求達到十萬億次，它能夠真正實現全域性表為應⽤程式提供多區域複製，**為普通表提供99.99%的可用性SLA**，**為全域性表(跨多個AWS region進行跨表複製)提供99.999%的可用性SLA**。

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*圖5 Amazon DynamoDB 特性*

在各行各業，**客戶依靠DynamoDB 支援其任務關鍵型工作負載**。

在銀行和金融行業中，DynamoDB 被應用於處理欺詐偵測以及使用者交易等場景。在遊戲行業中，DynamoDB能夠實現玩家資料無限量儲存，不管是TB或是PB級別的資料，都能做到毫秒級響應延遲，相比較儲存規模上升而效能對應下降的關係型資料庫，DynamoDB表現出了明顯的優勢。對於廣告技術中使用者點選行為歸因的場景，NoSQL資料庫DynamoDB也是非常理想的選擇。

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*圖6 各行業的Amazon DynamoDB 的使用案例以及部分可公開客戶名*

#### 2、Amazon Aurora Serverless

剛才對 Serverless 資料庫鼻祖ynamoDB的發展歷程、特性以及使用案例做了介紹，下面就來提一提亞馬遜雲科技中歷史增長最快的資料庫服務Aurora Serverless。

**Amazon Aurora是專為雲環境打造的 MySQL 與 PostgreSQL 相容型關聯式資料庫**，提供與商業級資料庫相當的效能與可⽤性，但成本僅為其⼗分之⼀，具有高效能可擴充套件、高可用永續性、高度安全、完全託管的特性。

下圖展示了Amazon Aurora 的架構，跨3個可用區的6個副本，以實現高可用性、永續性和效能，架構涉及儲存和計算的分離。同時**Aurora 使用 4/6 的仲裁機制解決資料庫元件故障和效能降級的問題**， 對於每個邏輯日誌寫入，當發出六項物理複製寫入指令，在其中四項寫入指令完成時視為寫入操作成功。

下圖展示了Amazon Aurora 的架構，跨3個可用區的6個副本，以實現高可用性、永續性和效能，

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*圖7 Amazon Aurora Serverless 架構概覽*

在成本與管理負擔之間找到一個平衡點，是資料庫容量管理亟需解決的問題。容量不足，使用者體驗隨之下降；按照峰值配置，成本對應上升；持續監控和擴充套件又會導致理困難甚至停機。

- **Amazon Aurora Serverless v1**

Amazon Aurora Serverless v1 是Amazon Aurora的按需自動擴充套件配置，能夠很好解決這一痛點，**warm pool（資源熱池） 的設計提供按需自動伸縮配置**， 根據CPU以及當前的連線數進行擴充套件。Amazon Aurora與MySQL 與 PostgreSQL 相相容，MySQL GA始於2018年，PostgreSQL適於2019年。 其中Aurora MySQL容量為 1-256 ACU，最大可擴充套件至488 GIB RAM。

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*圖8 Amazon Aurora Serverless v1 擴充套件能力*

- **Amazon Aurora Serverless v2**

Amazon Aurora Serverless v2是 v1的升級版本，於2022年釋出。它可即時擴充套件以支援要求最苛刻的應用程式，與為峰值容量配置相比，可節省高達 90% 的成本。同時Aurora Serverless v2 提供全面的 Amazon Aurora 功能，包括多可用區支援、全域性資料庫、RDS 代理和只讀副本。

**即時&原地擴充套件**是Aurora Serverless v2 重點迭代的部分。它一秒內可以實現CPU和記憶體資源的原地擴充套件，正在執行的數十萬項事務不會因為擴充套件受到影響，後端持續監控和擴充套件計算節點，在保持狀態的同時，後臺對空閒例項進行移動，**Aurora Serverless v2 的收縮速度是 v1 版本的15倍。**

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*圖9 Amazon Aurora Serverless v2 擴充套件特點*

談到Aurora Serverless v2 的擴充套件能力，就不得不提及它的細粒度容量以及擴充套件維度。

**Aurora Capacity Unit（ACU）是Aurora Serverless v2 的容量測量單位**，每個 ACU 都是大約 2 GiB的記憶體，CPU 和⽹絡效能跟 預置Aurora 例項 配⽐相當， 初始容量最低可設定成 0.5 ACU (1 GiB)，細粒度擴充套件可以⽀持 0.5 ACU 增量。Aurora Serverless v2的**擴充套件維度**包括**可預測的擴充套件速率**，**CPU利用率**、**Memory使用情況**、**Network吞吐量**。

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*圖10-11 Amazon Aurora Serverless v2 細粒度容量調整與擴充套件維度*

Amazon Aurora Serverless v2 非常適合各種應用程式。例如，面對業務快速增長場景與海量多租戶場景時，當擁有數十萬個應用程式的企業，或擁有具有成百上千個資料庫的多租戶環境的軟體即服務 (SaaS) 供應商，可以使用 Amazon Aurora Serverless v2 來管理整個SaaS應用中眾多資料庫的容量，同時還適用於業務吞吐量波動明顯的場景，如遊戲業務、電商業務、測試環境等，以及無法預估吞吐量的新業務系統。

我們推薦**使用者在使用Aurora Serverless v2時，與現有的預配置例項作混搭**。Cluster endpoint為資料庫叢集的讀/寫連線提供故障轉移支援。下圖所示，寫節點做預配置，兩個讀節點進行讀寫分離，當寫節點出現故障，Cluster endpoint幫助及時歸檔在讀節點上，當寫節點流量上來時，可以自動瞬時向外擴充套件，在整個過程共享一份cluster volume（叢集共享卷）。

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*圖12 Amazon Aurora Serverless v2 支援混合搭配*

> 點選影片檢視【[Demo: Aurora 預置例項和Serverless V2例項的混合配置](https://www.modb.pro/video/7710?0103)】

由於時間關係，在這裡就不再一一展示亞馬遜雲科技Serverless七大家族的產品。用“關係型資料庫做一刀切”的方法已經是過去時，選擇正確的資料庫可以讓開發專注於構建滿⾜特定業務需求的應⽤程式，幫助業務快速擴充套件，開發人員專注創新，以及加速產品的上市時間。

感興趣的小夥伴可以關注下方二維碼，按需學習亞馬遜雲科技技能。

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*圖13 亞馬遜雲科技技能學習地址*

我今天的分享就到這裡，謝謝大家！

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