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【51CTO.com快譯】關系SQL數據庫自上世紀80年代以來就有了，以前運行在大型機或單一服務器上。如果想讓數據庫處理更多數據、運行得更快，只好將數據庫放在配備更多更快的CPU、內存和磁盤的更龐大服務器上。換句話說，你求助于縱向擴展性即“向上擴展”。以后，如果你需要能夠故障切換以改善可用性，可以將熱備用服務器與活動服務器放在同一個“主動-被動”集群中，通常采用共享存儲。

需要ACID的四個屬性：原子性、一致性、隔離性和持久性，才能確保數據庫事務始終有效，即使出現網絡分區、電源故障及其他錯誤。單一服務器上的數據庫遵循ACID的全部四個屬性比較容易，但針對分布式數據庫實施這些屬性要難一點。

最近市面上出現了幾種“橫向擴展”的SQL數據庫。更棒的是，其中一些數據庫可以處理地理位置分散的服務器，而不犧牲一致性。由于光速帶來的限制，邊遠的服務器節點比本地節點需要更長的時間來更新，但幾種技術可以緩解這個問題，包括使用共識組quora和超高速網絡及存儲。

通常，你一直使用的數據庫和想要使用的新分布式數據庫應盡可能兼容，盡量降低模式和應用程序轉換成本。簡單的情況是，你可以遷移模式和數據，然后只需更改應用程序中的連接字符串。復雜的情​​況是，你需要完成數據轉換過程，全面重寫存儲過程和觸發器，大范圍重寫應用程序的數據層，包括SQL查詢。

Amazon RDS和Amazon Aurora

Amazon RDS(關系數據庫服務)這種Web服務讓用戶更容易在云端安裝、操作和擴展關系數據庫。Amazon RDS支持MySQL、MariaDB、PostgreSQL、Oracle Database和微軟SQL Server。

可以使用面向故障切換的同步輔助實例來配置Amazon RDS數據庫，以實現高可用性。遺憾的是，你無法從備用輔助實例中讀取。可以使用MySQL、MariaDB或PostgreSQL Read Replicas來加強讀取擴展，但復制是異步的，因此副本的狀態可能落后于主實例的狀態。

Amazon Aurora是Amazon RDS中的一項服務，可在快速分布式存儲上提供高性能的MySQL和PostgreSQL數據庫集群。你可以在數據庫集群中最多創建15個Aurora Replicas以支持只讀查詢，可以在多個可用區(AZ)中創建副本，以實現全局分布。

據亞馬遜聲稱，Aurora可以提供最多五倍于MySQL的吞吐量，最多三倍于PostgreSQL的吞吐量，無需更改大多數現有應用程序。亞馬遜還聲稱更新Aurora讀取副本的延遲時間約20毫秒，這比MySQL讀取副本快得多。

Azure SQL Database

Azure SQL Database是一種全面托管的關系云數據庫服務，提供廣泛的SQL Server引擎兼容性，讓你可以動態增減數據庫資源。Azure SQL Database包括創建活動地理副本的選項，這些地理副本是地理位置分散的輔助數據庫。

在相同或不同的區域支持最多四個輔助數據庫，輔助數據庫還可用于只讀查詢。如果你需要將主數據庫故障切換到其中一個輔助數據庫，可以手動或通過API執行此操作。

ClustrixDB

ClustrixDB現歸MariaDB所有，這個橫向擴展的集群關系HTAP(混合事務/分析處理)數據庫采用無共享架構設計。ClustrixDB主要與MySQL和MariaDB兼容。我測評ClustrixDB時，該產品不支持空間擴展類型和全文搜索;上一個版本仍缺乏這兩項功能。

為ClustrixDB添加節點可以擴展讀寫。ClustrixDB允許集群跨多個區域部署，以便在非計劃區域故障期間提供容錯功能。在獨立實驗室(但不是《InfoWorld》)運行的測試)中，ClustrixDB能夠以15毫秒的延遲每秒處理4萬個事務，其負載是90%的讀取和10%的寫入，為其提供了適用于電子商務的“網絡星期一”可擴展性。

CockroachDB

CockroachDB是一種可橫向擴展、與PostgreSQL兼容的開源分布式SQL數據庫，由熟悉Google Cloud Spanner的前谷歌員工開發。CockroachDB借鑒了Spanner的數據存儲系統設計，并使用Raft算法在其節點之間達成共識。CockroachDB不需要GPS和同步Spanner的原子鐘。

CockroachDB立足于事務性一致性的鍵值存儲系統RocksDB上。CockroachDB背后的主要設計目標是支持ACID事務、橫向擴展性和(最重要的)生存性，因此得名。CockroachDB默認使用可序列化隔離模式，這勝過其他大多數數據庫實施的隔離機制。

我在2018年初測試CockroachDB時，其JOIN性能不是很好。從那以后，這點已得到解決。CockroachDB支持將集群分散在多個可用區上，還在谷歌云平臺和AWS上提供全面托管的云數據庫集群。

Google Cloud Spanner

Google Cloud Spanner是一種托管分布式數據庫，擁有NoSQL數據庫的可擴展性，同時保留了SQL兼容性、關系模式、ACID事務和外部一致性。Spanner看起來像是顛覆了CAP定理。

Spanner是分片、全局分布、復制的，使用Paxos算法在節點之間達成共識。Spanner使用分兩個階段的提交以確保強一致性，但將Paxos組視為事務的成員。每個Paxos組只需要額定數(quorum)，而不是需要100%的成員。

在谷歌內部使用時，Spanner的可用性超過五個9，即高于99.999%，這意味著每年停機時間不到5分鐘。這足以讓大多數程序員通常不必為編寫代碼來處理Spanner可用性故障而操心。

Spanner使用Google Common SQL，這是ANSI 2011 SQL的一種方言。Common SQL與PostgreSQL、MySQL、SQL Server或Oracle Database使用的任何SQL方言都不完全相同，數據類型略有不同，數據操縱方面大不相同。

原文標題：The best distributed relational databases，作者：Martin Heller

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