云数据库：5 大解决方案以及您需要它们的原因
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Yifat Perry
决定将企业数据库从本地数据中心存储迁移到云是一个重大的技术转变。
运行基于云的数据库使您的数据库能够轻松地随着您的需求增长，此外还可以按需扩展或缩减以适应那些高峰工作负载期。您还可以对任何安全性和可用性问题放心，因为云支持跨多个地理位置的数据库复制，此外还有多种备份和恢复选项。
您需要回答的直接问题是，您希望数据库如何在云中运行：您是切换速度并继续使用主要云提供商提供的 Database as a Service (DBaaS) 产品之一，还是采用基于云 IaaS 资源构建的数据库的托管存储方法？
在本博客中，我们将讨论这两个选项的优缺点，以及 NetApp Cloud Volumes ONTAP 如何帮助您应对运行基于云的数据库的挑战。
这是有关数据泄露的广泛系列指南的一部分。
在本文中：
云数据库的优势
以下是云数据库的主要优势：
- 提高敏捷性和创新性——您可以快速设置和停用云数据库。这种速度有助于更快地测试、操作和验证新的业务创意。如果您决定不运行该项目，您可以放弃其数据库并转向下一个创新。
- 更快的上市时间——云数据库无需在创建新产品时设置硬件。您可以在几分钟内在云中启动数据库。
- 降低风险——您可以利用安全的云数据库，通过使用数据库即服务 (DBaaS) 来降低整个组织的风险。云供应商使用自动化来实施安全最佳实践和功能，并降低人为错误的可能性。这些供应商还提供服务级别协议 (SLA) 和自动化高可用性功能，以减少或消除因停机造成的收入损失。
- 更低成本——云供应商提供灵活的定价模式，例如按使用量付费订阅，以实现灵活性和敏捷性。您还可以利用动态扩展来提供稳定状态，并根据峰值需求进行扩展。当需求恢复正常时，这些自动化流程也可以缩小规模。
传统数据库与 DBaaS 与托管存储
传统数据库要求公司提供所有必要的底层基础设施和资源，以便在本地管理其数据库。云计算彻底改变了数据库领域，因为这些资源现在可以按需付费使用，允许公司以 CAPEX 换取 OPEX 支出。云服务提供商还提供数据库迁移服务，以帮助您将数据迁移到云。
数据库即服务 (DBaaS) 是一种数据库云服务，可接管云数据库所需的底层基础架构和资源的管理。这使公司能够利用云中的服务，同时释放人员专注于其他任务。在较小规模的组织中，使用 DBaaS 可以使业务快速启动，而无需几个专家，因为在许多情况下，只需单击几下即可快速设置 DBaaS。
云数据库的托管存储是一种更接近传统数据库的模型。您可以使用可用的本机 IaaS 计算和存储资源在您选择的云中构建数据库，而不是依赖于数据库服务。实际上，除了基础设施已虚拟化外，此数据库的工作方式与您的本地旧系统完全相同。
托管数据库存储的一个选项是 Cloud Volumes ONTAP，它引入了数据效率和自动化功能，可降低运行云数据库的成本和人力开销。
排名前 5 的云数据库解决方案
Amazon Web Service (AWS)
AWS 是一个云计算平台，提供分布在许多数据库中的 200 多种服务。AWS 在全球 26 个地理区域使用 84 个可用区 (AZ)。它使用共享责任模型运行，处理底层基础设施，以确保客户可以专注于其 IT 的其他方面。
以下是流行的 AWS 数据库 解决方案：
- Amazon Aurora—此关系数据库引擎与 MySQL 和 PostgreSQL 兼容。它将开源数据库的简单性和成本效益与商业数据库的速度和可用性相结合。
- Amazon DynamoDB——提供完全托管的键值和文档数据库。它提供大规模的单位数毫秒性能，并为互联网规模的应用程序提供内置的安全性、内存缓存以及备份和还原。
- Amazon ElastiCache——一种用于在云中部署、操作和扩展内存缓存的 Web 服务。它使您能够从托管的内存缓存中检索信息，而不是依赖于基于磁盘的数据库。因此，您的 Web 应用程序的性能会得到提高。
- Amazon MemoryDB for Redis——此持久的内存数据库服务与 Redis 兼容。它提供超快的性能，专为基于微服务架构的应用程序设计。
- Amazon Neptune——这种完全托管的图形数据库服务快速可靠。它可以更轻松地构建和运行具有高度连接数据集的应用程序。
- Amazon Relational Database Service (Amazon RDS)——一种托管服务，可帮助您在云中设置、扩展和操作关系数据库。它提供经济高效且可调整大小的容量，并自动执行耗时的管理任务，如硬件调配、修补、备份和数据库设置。
- Amazon Quantum Ledger Database (QLDB)——此完全托管的分类账数据库提供不可变、透明且可加密验证的交易日志。日志由受信任的中央机构负责。它跟踪每个应用程序数据更改，并维护随时间变化的完整历史记录。
- Amazon Timestream——此全托管服务为 IoT 和运营应用程序提供时间序列数据库。它快速且可扩展，可更轻松地存储和分析数万亿个日常事件，成本仅为关系数据库的 1/10。
- Amazon DocumentDB（与 MongoDB 兼容）—此完全托管的服务提供文档数据库。它快速、高可用、可扩展，并支持 MongoDB 工作负载。
Microsoft Azure
Azure 是 Microsoft 的云计算平台。它为本地、云和混合云环境提供 200 多种服务和产品。Azure 保护其底层基础架构，提供各种功能和服务，以帮助客户保护其信息和工作负载并大规模增长。
以下是常用的 Azure 数据库解决方案：
- Azure Cosmos DB——这个完全托管的多模式数据库提供交钥匙式全球分发。它提供了各种功能，包括多主复制、个位数毫秒读/写延迟和自动扩展。
- Azure SQL Database——您可以通过 Azure Arc 在本地部署此托管数据库服务或使用云版本。它提供各种功能，包括机器学习、数据发现、可扩展性、轻松迁移和内置安全性。
- Azure Database for MySQL—此完全托管的数据库服务基于 MySQL 的社区版本。它扩展了这些功能，提供内置安全性、独立扩展计算和存储资源以及高级威胁防护。
- Azure Database for PostgreSQL——此完全托管的数据库可在 Azure 中或通过 Azure Arc 在本地运行。它提供各种功能，包括智能性能分析、通过 Hyperscale 进行水平扩展以及内置安全性。
- Azure Database for MariaDB—此完全托管的数据库基于 MariaDB 的社区版本。它扩展了核心功能，提供高可用性、内置安全性和可扩展性。
- Azure Cache for Redis—此完全托管的内存数据库提供单位数毫秒延迟。它还提供内置的安全性和灵活的扩展性。
Google Cloud
Google Cloud 是一家云计算供应商，提供各种服务和产品。该基础设施分布在 29 个云区域和 88 个区域，确保在 200 多个国家和地区提供这些服务。供应商致力于开源，帮助组织避免供应商锁定并建立多云和混合云实施。
以下是常用的 Google Cloud 数据库 解决方案：
- Google Cloud SQL——此托管服务提供基于云的 MySQL、SQL Server 和 PostgreSQL 数据库。它有助于降低维护成本并自动化各种数据库任务，包括调配、备份、高可用性、灾难恢复故障转移和存储容量管理。
- Cloud Spanner——这种企业级数据库是全球分布式的，具有强一致性，可提供高达 99.999% 的可用性。它旨在将非关系型水平扩展的优势与关系型数据库结构相结合。
- Bare Metal Solution——该服务提供在 Google Cloud 上以低延迟运行专用工作负载的硬件。它非常适合提升 Oracle 数据库并将其转移到 Google Cloud 中。
- Cloud Firestore——此无服务器文档数据库具有强一致性，可提供高达 99.999% 的可用性。它针对构建应用程序进行了优化，充当后端即服务，并按需扩展。
- Google Cloud Bigtable——这个稀疏填充的表可以扩展到数千列和数十亿行，支持存储 TB 级或 PB 级的数据。您可以使用它以低延迟存储大量单键数据。
- Memorystore——这项完全托管的服务为托管在 Google Cloud 上的 Redis 和 Memcached 提供了内存中的数据存储。它自动化了各种任务，包括调配、故障切换、修补和复制。您可以将其用于内存和瞬态数据存储。
Oracle Cloud
Oracle 是一家美国公司，提供各种产品和服务，包括数据库和云服务。该供应商在 20 个国家/地区拥有全球数据中心基础设施，为 37 个云区域的客户提供服务。Oracle 为本地部署、多云和混合云实施提供解决方案。
以下是云中流行的 Oracle 数据库解决方案：
- Oracle Autonomous Database——这是一个基于云的一体化数据库解决方案，适用于数据湖、数据集市、批量数据处理和运营报告。Oracle 采用机器学习来完全自动化数据库任务。它提供了更高的性能、安全性、运营效率和可靠性。
- Oracle Database Service—此服务允许您在 Oracle Cloud Infrastructure (OCI) 中创建和管理 Oracle 数据库实例。您可以在具有本地 NVMe 闪存存储或块存储卷的裸机服务器的虚拟机 (VM) 上调配数据库。
- Oracle Exadata Cloud@Customer—该服务将 Oracle Exadata 的性能与托管数据库服务的灵活性、经济性和简单性相结合。
- Oracle Exadata——该服务为运行 Oracle 数据库提供了高度安全的架构。它可以加快关键任务工作负载的上市时间，并减少本地数据中心占用空间。
- Oracle MySQL HeatWave—此服务使您能够直接从 MySQL 数据库运行 OLAP 和 OLTP 工作负载。它消除了对耗时、昂贵和复杂的数据移动以及与分析数据库集成的需求。
- Oracle NoSQL Database Cloud Service——该服务提供按需吞吐量和基于存储的资源调配。它支持列式、键值数据模型和文档，提供灵活的事务保证。
IBM Cloud
IBM Cloud 是一家云计算供应商，提供 170 多种服务和产品。该供应商的全球基础设施包括分布在六个地区和 19 个可用区的 60 个数据中心。与大多数信誉良好的云提供商一样，IBM Cloud 为多云和混合云基础架构以及数据保护和云合规计划提供解决方案。
以下是流行的 IBM 数据库解决方案：
- IBM Cloud Databases for PostgreSQL—这是 PostgreSQL 数据库即服务 (DBaaS) 产品。它提供高可用性、时间点恢复 (PITR)、读取副本和备份协调。
- IBM Cloud Databases for MySQL—这是一项完全托管的服务，可帮助简化 MySQL 关系数据库在云中的部署和扩展。
- IBM Db2 on Cloud—这是一个完全托管的 SQL 云数据库。它提供时间点恢复、专门的运营团队、高可用性灾难恢复 (HADR) 技术、多区域支持和独立扩展。
- IBM Cloudant——这种完全托管的分布式数据库针对快速增长的 Web 和移动应用程序以及繁重的工作负载进行了优化。它可以弹性地扩展吞吐量和存储，并具有 99.99% 的 SLA。
- IBM Cloud Databases for MongoDB——该服务提供各种 MongoDB 功能，包括丰富的 JSON 文档、多文档事务、真实的 API 和强大的查询语言。此外，该服务可自动执行数据库管理任务，例如高可用性、加密、基础架构规划和备份。
- IBM Cloud Databases for DataStax——这是一种企业级 Apache Cassandra 解决方案，可提供高性能、经过验证的可靠性和工作负载灵活性。
- IBM Cloud Databases for Elasticsearch—该服务将 JSON 文档数据库的索引功能与全文搜索引擎的灵活性相结合。因此，这是一个强大的工具，可用于对大数据进行丰富的数据分析、自动完成、即用型目录、日志分析、区块链分析和监控。
- IBM Cloud Databases for Redis—此服务可以帮助您使用计数器、列表、HyperLogLogs 和队列来处理复杂的数据问题。
- IBM Cloud Hyper Protect DBaaS—此服务为敏感数据工作负载提供高度可用的企业云数据库环境。它采用 LinuxONE 技术，提供具有垂直可扩展性和性能的内置数据加密。
- IBM Db2 Warehouse on Cloud—这项完全托管的服务提供了一个弹性的云数据仓库，用于独立扩展计算和存储。
云数据库挑战
无论您选择 DBaaS 还是决定自己管理基于云组件构建的数据库，在决定您选择的方法是否满足您的需求之前，仍然需要考虑一些方面。
大小限制：这可能是 DBaaS 和托管存储选项之间的主要区别。多年来，DBaaS 产品已扩展其最大容量，现在提供自动扩展功能，但在存储方面仍然存在硬性限制。您是否会扩展超出 DBaaS 实例容纳的容量？企业级数据库需要能够随着时间的推移而增长。使用托管存储有多种方法可以克服这些限制，包括使用数据分层到更便宜的存储层以及更大的扩展容量。
数据保护：您的数据库可能在云中，但仍需要备份和保护。虽然 DBaaS 通常带有开箱即用的每日快照和备份，但这些功能在企业级场景中通常是不够的。有一些托管存储选项可以提供帮助，例如 Cloud Volumes ONTAP 提供数据库的时间点快照副本，以及内置的高可用性，确保您永远不会错过严格的 RPO=0、RTO<60 秒的目标。
存储性能：数据库性能也是云中的一个考虑因素。在公共云中，存储层的性能通常与您配置的容量有关。
在这种情况下，您可以做什么？您可以选择过度配置容量，以便从托管数据库服务中获得所需的性能，也可以切换到更昂贵的磁盘选项之一。如果您的工作负载具有较大的性能峰值，这意味着 DBaaS 所需的存储可能会显著增加成本。
数据库克隆：克隆数据库是开发/测试目的的常用任务。但是，这可能会对您的性能和成本产生重大影响，具体取决于您的云数据库选项。
使用 DBaaS，基于云的数据库的克隆基本上是数据库的完整副本，这意味着数据库的所有底层容量都被复制（如果需要多个克隆，则更多）。现在，该规则也有例外，例如具有 AWS RDS Aurora 的 RDS Fast Database Cloning。
在 RDS Fast Database Cloning 中，克隆的数据库指向源数据库，因此不涉及数据复制。任何更改或写入都会转到新的数据库页面，以免影响源数据库。这样可以节省大量成本，并快速访问数据库克隆，但潜在的缺点是您目前仅限于 MySQL 或 PostgreSQL 数据库的 15 个克隆。在开发/测试场景中，15 个副本通常是一个瓶颈。
有托管存储选项可以提供更灵活的克隆功能。NetApp FlexClone® 允许您立即和节省空间地创建无限数量的可写克隆。
Lift and Shift：如果您要将工作负载移至云，您将遇到的首要挑战之一是了解如何在云中运行工作负载。DBaaS 的想法听起来很棒，但您知道如何使用它们吗？您使用的是专门的数据库吗？您的数据库是否"适合" DBaaS 模型？您不知道什么，您的员工应对可能出现的情况的准备程度如何？
通过坚持传统的数据库部署，许多问题都会消失，您可以继续在云中进行处理。
DBaaS 为您的数据库提供了一个预构建的模型。它不可自定义，并且可能需要您更改数据库或依赖于该数据库的应用程序的工作方式。借助基于云的组件的托管存储，具有更大的灵活性和适应性，可以最大限度地减少将工作负载移至云时的学习曲线和"陷阱"。
混合云/多云运营：DBaaS 和托管存储选项之间的主要区别在于它们在您的本地数据中心之间或可能在公有云提供商之间促进混合云和多云运营的能力。公有云 DBaaS 功能非常强大，但它们彼此不直接兼容。这意味着将数据库工作负载移动到云端或从云端移动以及在云端之间移动，将需要更复杂的手动设置。
通过使用一些托管存储选项，这可以更容易，因为数据管理层可以在不同的存储环境之间无缝协调，无论它们是在不同的云中还是在本地。例如，如果您已经在使用 NetApp 本地，则可以利用 SnapMirror® 将数据移动到云端或通过云端，并轻松地将工作负载移动回本地。
总结
云为您提供了极大的灵活性来运行数据库工作负载，无论是传统方式还是作为服务。您在云数据库与传统数据库争论中选择的路径将取决于您面临的挑战以及对您的业务最重要的因素。如果您正在寻找能够卸载许多标准数据库和基础架构管理任务的服务，那么您可以从多种选项和云提供商中进行选择，以获得云数据库的优势。
如果更高级别的数据库适应性、扩展性、保护性和控制性很重要，则云数据库的托管存储更有可能是您的最佳选择。NetApp Cloud Volumes ONTAP 是来自 NetApp 的数据管理平台，作为 Google Cloud、AWS 和 Azure 上存储的托管存储层。在 Cloud Volumes ONTAP 上运行的基于云的数据库受益于托管存储功能，例如高可用性、降低云数据存储成本的效率、增强的数据保护、更高的性能等。
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