數(shù)據(jù)庫一直是應用開發(fā)中非常重要的一部分。從MySQL到亞馬遜的RDS(關系型數(shù)據(jù)庫服務，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行構建、部署和分發(fā)的服務。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。作為一種云平臺，云原生數(shù)據(jù)庫以PaaS(平臺即服務, Platform-as-a-Service)的形式進行分發(fā)，也經(jīng)常被稱作DBaaS(數(shù)據(jù)庫即服務, 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設施之上安裝數(shù)據(jù)庫軟件來實現(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為企業(yè)提供增強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)預測，到2022年，83%的企業(yè)負載將運行在云中，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：

• 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程的能力。盡管現(xiàn)在有先進的技術，但是像磁盤故障、網(wǎng)絡隔離故障，以及虛擬機異常等，仍然不可避免。
• 對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，這些故障尤其有害，因為用單個機器運行整個數(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)庫的設計具有顯著的易處置性，即允許虛擬機在即時通知下立即重啟或重新調度。實際上，易處置性已從單個虛擬機擴展到了整個數(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)。
• 增強的安全性 DBaaS運行在受高度監(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。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，用戶可以達成“RPO=0，RTO<60秒”的目標。
• 可擴展性能夠在運行時進行按需擴展的能力是任何企業(yè)成長的先決條件。因為這種能力讓企業(yè)可以專注于追求商業(yè)目標，而不用擔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，以便你隨時進行任何修改，而你只需要一個可以訪問internet的計算機。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)中心是一項獨立而完備的工程，需要大量的硬件投資，還需要能可靠管理和維護數(shù)據(jù)中心的訓練有素的運維人員。此外，持續(xù)的運維會給你的財務帶來相當大的壓力。而使用云原生的DBaaS平臺，你可以以較低的前期成本，獲得一個可擴展的數(shù)據(jù)庫，這可以讓你騰出雙手，實現(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

技術的發(fā)展已經(jīng)演進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備使用著各種應用、軟件和不同的程序。用戶不僅希望他們始終在線、響應迅速，而且希望給他們提供無縫的使用體驗。考慮到維護此類復雜系統(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行時間。

想想你每天使用的應用程序的數(shù)量——從WhatsApp這種即時消息應用到諸如Salesforce之類的高度專業(yè)化的應用，你都需要一個安全的登錄功能、用戶配置文件、自定義功能、關系數(shù)據(jù)庫、內容交付網(wǎng)絡，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。實際上，他們分布式在各個數(shù)據(jù)中心，通過中央服務器進行通信。

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、容錯和高可用來構建這些在線系統(tǒng)。這些要求的融合導致需要構建的分布式系統(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“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)處理和分析的結構和組織，沒有現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)庫，你將無法將業(yè)務邏輯應用到功能中，而這將使你的網(wǎng)站或應用程序變得無用。

所以專家們一致認為，構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，因為它允許企業(yè)輕松擴展。分布式數(shù)據(jù)庫的關鍵特性之一是跨不同數(shù)據(jù)源的計算過程彼此獨立，這使得按需添加節(jié)點和調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。
• 沒有單點故障衡量應用程序性能的唯一標準是它為最終用戶提供的用戶體驗水平。對于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，由于高度的相互依賴，中央服務器的單個問題會損害工作負載的可用性。如果一臺(唯一的)服務器出現(xiàn)故障，則可能導致整個應用程序崩潰，而這將導致用戶體驗指標急劇下降。鑒于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的復雜性，而服務器崩潰是不可避免的，這進一步破壞了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲的方法。相反，由于數(shù)百臺計算機服務器相互配合工作，因此分布式數(shù)據(jù)庫可以確保即使多個節(jié)點發(fā)生故障，應用程序仍能繼續(xù)正常運行。即使部分功能受到影響，整體功能卻能正常運行。
• 增強的性能潛力應用程序每秒都要面對數(shù)百個針對數(shù)據(jù)庫的請求，這需要強大的處理能力。對于傳統(tǒng)的方式，可能會導致性能問題、用戶界面延遲等，從而影響整體的用戶體驗。比如，異常多的請求甚至可能導致應用程序崩潰。而在云原生的分布式數(shù)據(jù)庫中，工作負載和訪問請求被分散到多個服務器和計算機系統(tǒng)上。這意味著每個任務都由特定系統(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載都是并行完成的，然后將其執(zhí)行結果返回給中央服務器，以便在數(shù)據(jù)庫的用戶端實時更新。

結論

應用程序和軟件開發(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建。作為現(xiàn)代應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。