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你需要集群數(shù)據(jù)庫(kù)嗎?

集群數(shù)據(jù)庫(kù)與單節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)相比有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，但費(fèi)用和復(fù)雜性更高。除此之外，集群數(shù)據(jù)庫(kù)還有更高的可用性、更高的吞吐量，在一些情況下還有更低的延遲。

對(duì)于每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)副本的集群而言，你可以獲得更高的冗余性和更高的可用性。視策略而定，讀取操作可能只需要一個(gè)節(jié)點(diǎn)，否則集群中的一組節(jié)點(diǎn)可能需要就返回值達(dá)成一致。

使用有多個(gè)節(jié)點(diǎn)的集群可以讓數(shù)據(jù)庫(kù)使用更多的CPU，從而增加吞吐量，并提高事務(wù)率。使用允許最近節(jié)點(diǎn)返回值的讀取策略，讀取延遲通常會(huì)降低。另一方面，必須等待所有節(jié)點(diǎn)提交的寫(xiě)入或事務(wù)策略，有時(shí)會(huì)增加寫(xiě)入延遲。

使用共識(shí)組有助于縮短延遲。如果你有一個(gè)三節(jié)點(diǎn)集群，一個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)載過(guò)大，另兩個(gè)節(jié)點(diǎn)就可以批準(zhǔn)共識(shí)事務(wù)，并在第三個(gè)節(jié)點(diǎn)可用時(shí)更新該節(jié)點(diǎn)。

分片是一種通過(guò)劃分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)來(lái)處理更多數(shù)據(jù)的方法。手動(dòng)分片可能費(fèi)時(shí)又麻煩，許多數(shù)據(jù)庫(kù)都有自動(dòng)分片功能。

你需要分布式數(shù)據(jù)庫(kù)嗎?

集群不是擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫(kù)的終極方法，不過(guò)是第一步。下一步是分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，這通常意味著在多個(gè)區(qū)域有集群。一些數(shù)據(jù)庫(kù)允許分布式只讀副本和主讀寫(xiě)實(shí)例或集群。其他數(shù)據(jù)庫(kù)允許分布式讀寫(xiě)實(shí)例或集群，并具有同步機(jī)制。

分布式數(shù)據(jù)庫(kù)常?？梢詾檫h(yuǎn)程用戶提供更低的延遲和更高的吞吐量。東京的用戶訪問(wèn)巴塞羅那的服務(wù)器可能會(huì)有260 毫秒的延遲，但如果日本有數(shù)據(jù)庫(kù)副本，他們的平均讀取延遲可能只有10毫秒。這對(duì)寫(xiě)入和事務(wù)的影響取決于數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性要求以及遠(yuǎn)程集群是如何配置的。

早期的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)是具有最終一致性的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。最終一致性意味著不能保證在遠(yuǎn)程位置寫(xiě)入后讀取返回最新信息，但會(huì)隨著時(shí)間而更新。最終一致性放寬了寫(xiě)入和事務(wù)完成的要求，因而降低了延遲。

最近幾種分布式數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、共識(shí)組和時(shí)間同步的幫助下實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)一致性。這方面的例子包括Google Cloud Spanner和CockroachDB。

你的數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)算是多少?

雖然大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)都有免費(fèi)的"社區(qū)"或"開(kāi)發(fā)/測(cè)試"版本，但除了在線社區(qū)論壇外，它們可能缺乏支持。社區(qū)版和開(kāi)源版也可能缺乏商業(yè)版本提供的一些性能優(yōu)化。如果貴公司依賴數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)在許可證和支持上投入成本。

如果你在云端運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)，至少需要為云資源付費(fèi)。如果是商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，你還需要數(shù)據(jù)庫(kù)許可證，這可能是來(lái)自供應(yīng)商的長(zhǎng)期許可證，也可能是通過(guò)云提供商購(gòu)買的按需付費(fèi)許可證。

附：CAP 定理

CAP定理(Brewer 等人于1998 年提出)聲稱，任何網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)系統(tǒng)最多具有以下三個(gè)理想屬性中的兩個(gè)：

C：一致性，相當(dāng)于擁有一個(gè)最新的數(shù)據(jù)副本;

A：該數(shù)據(jù)的可用性，用于更新;

P：對(duì)網(wǎng)絡(luò)分區(qū)的容忍度。

數(shù)據(jù)庫(kù)的理想屬性取決于它所服務(wù)的應(yīng)用的需求。如果該應(yīng)用顯示目錄，那么數(shù)據(jù)庫(kù)的讀取速度和延遲很重要，文檔數(shù)據(jù)庫(kù)可能很理想，但關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和寬列數(shù)據(jù)庫(kù)也適用。如果該應(yīng)用處理金融交易，那么數(shù)據(jù)庫(kù)的ACID屬性(原子性、一致性、隔離性和持久性)就很重要，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)可能很理想。

這則三分之二的公式被證明過(guò)于簡(jiǎn)單化。在現(xiàn)代分布式數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)故障和網(wǎng)絡(luò)分區(qū)由共享組使用Paxos或Raft算法來(lái)緩解。實(shí)際上，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)退出集群后，只要它有仲裁機(jī)制，集群就會(huì)繼續(xù)工作。此外，分區(qū)在私有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部很少見(jiàn)，比如在主要云提供商處的私有網(wǎng)絡(luò)：它們?cè)跀?shù)據(jù)中心之間使用冗余光纖，并不通過(guò)公共互聯(lián)網(wǎng)傳輸內(nèi)部流量。 

這意味著，雖然從嚴(yán)格上來(lái)說(shuō)沒(méi)有數(shù)據(jù)庫(kù)可以繞過(guò)CAP定理，但實(shí)際上好的云數(shù)據(jù)庫(kù)擁有超過(guò)五個(gè)九(99.999%)的可用性，這些數(shù)據(jù)庫(kù)可以繞過(guò)CAP定理，同時(shí)擁有一致性和可用性。

作者：Martin Heller現(xiàn)為《InfoWorld》網(wǎng)站的特約編輯兼評(píng)論員，此前擔(dān)任Web和Windows編程顧問(wèn)。從1986年至2010年，Heller一直從事數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件和網(wǎng)站的開(kāi)發(fā)工作。近期，他出任Alpha Software的技術(shù)和教育副總裁，還是Tubifi的主席兼首席執(zhí)行官。

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