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雲端資料庫：前 5 大解決方案及您需要它們的原因

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Yifat Perry

2022-04-19

決定將企業資料庫從內部部署資料中心儲存設備遷移到雲端是一項重大的技術轉變。

運行基於雲端的資料庫，不僅能讓您的資料庫隨著需求成長而輕鬆擴展，還能根據高峰工作負載的需求進行按需擴展或縮減。此外，雲端平台支援跨多個地理位置的資料庫複製，並提供多種備份和復原選項，讓您無需擔心安全性和可用性問題。

您現在需要回答的問題是，您希望該資料庫如何在雲端運行：是改變策略，採用主要雲端提供者提供的 Database as a Service (DBaaS) 產品，還是採用基於雲端 IaaS 資源構建的資料庫的託管儲存方法？

在本部落格中，我們將討論這兩種方案的優缺點，以及 NetApp Cloud Volumes ONTAP 如何協助您應對執行雲端資料庫所面臨的挑戰。

這是關於資料外洩的一系列廣泛指南的一部分。

在本文中：

雲端資料庫的優勢
傳統資料庫 vs. DBaaS vs. 託管儲存
前 5 名雲端資料庫解決方案
常見的雲端資料庫挑戰

雲端資料庫的優勢

以下是雲端資料庫的主要優勢：

提升敏捷性和創新能力—您可以快速建置和停用雲端資料庫。這種速度有助於更快地測試、實施和驗證新的商業理念。如果您決定不實施該項目，您可以放棄其資料庫並轉向下一個創新項目。
加快產品上市速度—雲端資料庫無需在建立新產品時設定硬體。您可以在幾分鐘內啟動雲端資料庫。
降低風險—您可以利用安全的雲端資料庫，透過資料庫即服務（DBaaS）來降低整個組織的風險。雲端供應商利用自動化技術來強制執行安全最佳實踐和功能，並降低人為錯誤的機率。這些供應商還提供服務等級協定（SLA）和自動化高可用性功能，以減少或消除因停機造成的收入損失。
降低成本—雲端供應商提供靈活的定價模式，例如按需付費訂閱，以實現靈活性和敏捷性。您還可以利用動態擴展來滿足穩定狀態的需求，並在高峰需求時進行擴展。這些自動化流程還可以在需求恢復正常時自動縮減資源。

傳統資料庫 vs. DBaaS vs. 託管儲存

傳統資料庫要求企業自行部署管理資料庫所需的所有底層基礎架構和資源。雲端運算徹底改變了資料庫領域，這些資源現在可以按需付費使用，使企業能夠將 CAPEX 轉化為 OPEX 支出。雲端服務供應商還提供資料庫遷移服務，幫助您將資料遷移到雲端。

資料庫即服務（Database as a Service，DBaaS）是一種資料庫雲端服務，它接管了雲端資料庫所需的底層基礎設施和資源的管理。這使得企業能夠利用雲端服務，同時解放員工，讓他們專注於其他任務。對於規模較小的組織而言，使用 DBaaS 可以讓企業快速上手，無需眾多專家，因為在許多情況下，只需點擊幾下即可快速完成 DBaaS 的設定。

雲端資料庫的託管式儲存是一種更接近傳統資料庫的模式。您無需依賴資料庫服務，即可利用可用的原生 IaaS 運算和儲存資源，在您選擇的雲端中建置資料庫。實際上，此資料庫的運作方式與您內部部署的舊系統完全相同，只是基礎架構已虛擬化。

託管資料庫儲存的一個選項是 Cloud Volumes ONTAP，它引入了資料效率和自動化功能，從而降低了執行雲端資料庫的成本和人工開銷。

前 5 名雲端資料庫解決方案

Amazon Web Service (AWS)

AWS 是一個雲端運算平台，提供 200 多種服務，分佈在多個資料庫中。AWS 在全球 26 個地理區域擁有 84 個可用區（AZ）。它採用責任共擔模式運營，負責底層基礎設施，確保客戶能夠專注於 IT 的其他方面。

以下是常用的 AWS 資料庫解決方案：

Amazon Aurora—這款關聯式資料庫引擎相容於 MySQL 和 PostgreSQL。它結合了開源資料庫的簡易性和成本效益，以及商業資料庫的速度和可用性。
Amazon DynamoDB——這提供完全託管的鍵值和文件資料庫。它可大規模實現個位數毫秒性能，並提供內建安全性、用於互聯網規模應用程式的記憶體快取以及備份和復原功能。
Amazon ElastiCache—一種用於在雲端部署、運行和擴展記憶體快取的網路服務。它使您能夠從託管的記憶體快取中檢索資訊，而無需依賴基於磁碟的資料庫。因此，您的 Web 應用程式的效能得以提升。
Amazon MemoryDB for Redis—這款持久的記憶體資料庫服務與 Redis 相容。它提供超快的效能，專為基於微服務架構的應用程式而設計。
Amazon Neptune—這項完全託管的圖資料庫服務速度快、可靠性高。能夠更輕鬆地建立和運行具有高度關聯資料集的應用程式。
Amazon Relational Database Service (Amazon RDS)是一項託管服務，可協助您在雲端設定、擴充和執行關聯式資料庫。它提供經濟高效且可調整大小的容量，並可自動執行耗時的管理任務，例如硬體佈建、修補、備份和資料庫設定。
Amazon Quantum Ledger Database (QLDB)—這款完全託管的帳本資料庫提供不可竄改、透明且可透過加密驗證的交易日誌。此日誌由一個中央可信任機構擁有。它會追蹤應用程式的每一次資料更改，並維護完整的更改歷史記錄。
Amazon Timestream——這項完全託管的服務為物聯網和營運應用提供時間序列資料庫。它速度快、可擴展，能夠以關聯式資料庫十分之一的成本，輕鬆儲存和分析數萬億個每日事件。
Amazon DocumentDB (with MongoDB compatibility)—這項完全託管的服務提供文件資料庫。它速度快、可用性高、可擴展，並支援 MongoDB 工作負載。

Microsoft Azure

Azure 是 Microsoft 的雲端運算平台。它提供超過 200 種服務和產品，支援本地部署、雲端和混合式雲端環境。Azure 能夠保護其底層基礎架構，並提供各種功能和服務，協助客戶保護資訊和工作負載，並實現規模化成長。

以下是常用的 Azure 資料庫解決方案：

Azure Cosmos DB——這款完全託管的多模態資料庫提供開箱即用的全球分發方案。它提供多種功能，包括多主複製、個位數毫秒級的讀/寫延遲和自動擴展。
Azure SQL Database—您可以透過 Azure Arc 在本機部署此託管資料庫服務，也可以使用雲端版本。它提供多種功能，包括機器學習、資料發現、可擴展性、輕鬆遷移和內建安全性。
Azure Database for MySQL——這項完全託管的資料庫服務是基於 MySQL 社群版。它擴展了這些功能，提供內建安全性、獨立擴充的運算和儲存資源以及進階威脅防護。
Azure Database for PostgreSQL—這款完全託管的資料庫可在 Azure 或透過 Azure Arc 在本機上運作。它提供多種功能，包括智慧效能分析、透過 Hyperscale 實現橫向擴展以及內建安全性。
Azure Database for MariaDB——這款完全託管的資料庫是基於 MariaDB 社群版。它擴展了核心功能，提供高可用性、內建安全性和可擴充性。
Azure Cache for Redis—這款完全託管的記憶體資料庫可提供個位數毫秒級的延遲。它還提供內建安全性和靈活的擴充性。

Google Cloud

Google Cloud 是雲端運算供應商，提供各種服務和產品。其基礎設施分佈在 29 個雲端區域和 88 個可用區，確保這些服務涵蓋 200 多個國家和地區。該供應商致力於開源，幫助企業避免被單一供應商鎖定，並建立多雲和混合雲環境。

以下是一些常用的 Google Cloud 資料庫解決方案：

Google Cloud SQL——這項託管服務提供基於雲端的 MySQL、SQL Server 和 PostgreSQL 資料庫。它有助於降低維護成本並自動化各種資料庫任務，包括配置、備份、高可用性、災難復原故障轉移和儲存容量管理。
Cloud Spanner——這款企業級資料庫採用全球分散式架構，具有強一致性，可用性高達 99.999%。它旨在將非關係型資料庫的水平擴展優勢與關係型資料庫的結構結合。
Bare Metal Solution—這項服務提供硬體，用於在 Google Cloud 上以低延遲運行特定的工作負載。它是將 Oracle 資料庫遷移到 Google Cloud 的理想選擇。
Cloud Firestore—這款無伺服器文件資料庫具有強一致性，可用性高達 99.999%。它針對應用程式建置進行了最佳化，可用作後端即服務，並可按需擴展。
Google Cloud Bigtable—這種稀疏填充的表格可以擴展到數千列和數十億行，支援儲存 TB 級或 PB 級的資料。您可以使用它以低延遲儲存海量單鍵資料。
Memorystore—這項完全託管的服務為託管在 Google Cloud 上的 Redis 和 Memcached 提供記憶體資料儲存。它可自動執行各種任務，包括佈建、容錯移轉、修補和複寫。您可以將其用於記憶體和暫時性資料儲存。

Oracle Cloud

Oracle 是一家美國公司，提供包括資料庫和雲端服務在內的各種產品和服務。該供應商在全球 20 個國家擁有資料中心基礎設施，為 37 個雲端區域的客戶提供服務。Oracle 提供本地部署、多雲和混合雲實作解決方案。

以下是常用的 Oracle 資料庫雲端解決方案：

Oracle Autonomous Database—這是一個針對資料湖、資料集市、大量資料處理和營運報表的一體化雲端資料庫解決方案。Oracle 利用機器學習技術實現資料庫任務的完全自動化。它提供更高的效能、安全性、營運效率和可靠性。
Oracle Database Service—此服務可讓您在 Oracle Cloud Infrastructure（OCI）中建立和管理 Oracle Database 執行個體。您可以在虛擬機器（VM）上配置資料庫，這些虛擬機器具有本機 NVMe 快閃儲存或區塊儲存磁碟區的裸機伺服器。
Oracle Exadata Cloud@Customer—本服務將 Oracle Exadata 的高效能與託管資料庫服務的彈性、經濟性和簡易性結合。
Oracle Exadata—這項服務為運作 Oracle Database 提供高度安全的架構。它可以加快關鍵任務型工作負載的上市速度，並減少本地資料中心的佔用空間。
Oracle MySQL HeatWave—這項服務讓您能夠直接從 MySQL 資料庫執行 OLAP 和 OLTP 工作負載。它無需進行耗時、昂貴且複雜的資料移動以及與分析資料庫的整合。
Oracle NoSQL Database Cloud Service—此服務提供按需吞吐量和基於儲存的資源配置。它支援列式、鍵值資料模型和文檔，並提供靈活的事務保證。

IBM Cloud

IBM Cloud 是一家雲端運算供應商，提供超過 170 種服務和產品。其全球基礎設施包括分佈在六個區域和 19 個可用區的 60 個資料中心。與大多數知名雲端服務供應商一樣，IBM Cloud 提供多雲和混合雲端基礎架構解決方案，以及資料保護和雲端合規計畫。

以下是一些常用的 IBM 資料庫解決方案：

IBM Cloud Databases for PostgreSQL——這是一款 PostgreSQL 資料庫即服務（DBaaS）產品。它提供高可用性、時間點恢復（PITR）、唯讀副本和備份編排功能。
IBM Cloud Databases for MySQL—這是一項完全託管的服務，旨在協助簡化在雲端部署和擴展 MySQL 關聯式資料庫。
IBM Db2 on Cloud—這是一個完全託管的 SQL 雲端資料庫。它提供時間點復原、專屬維運團隊、高可用性災難復原（HADR）技術、多區域支援和獨立擴展。
IBM Cloudant——這款完全託管的分散式資料庫針對快速成長的 Web 和行動應用程式以及繁重的工作負載進行了最佳化。它可以彈性擴展吞吐量和儲存容量，並提供 99.99% 的 SLA。
IBM Cloud Databases for MongoDB—這項服務提供多種 MongoDB 功能，包括豐富的 JSON 文件、多文件事務、權威的 API 和強大的查詢語言。此外，該服務還能自動執行資料庫管理任務，例如高可用性、加密、基礎架構規劃和備份。
IBM Cloud Databases for DataStax—這是一款企業級 Apache Cassandra 解決方案，提供高效能、久經考驗的可靠性和工作負載靈活性。
IBM Cloud Databases for Elasticsearch－這項服務結合了 JSON 文件資料庫強大的索引功能和全文搜尋引擎的靈活性。最終形成了一個強大的工具，可用於大數據的豐富數據分析、自動補全、即用型目錄、日誌分析、區塊鏈分析和監控。
IBM Cloud Databases for Redis—此服務可協助您使用計數器、清單、HyperLogLogs 和佇列來處理複雜的資料問題。
IBM Cloud Hyper Protect DBaaS—這項服務為敏感資料工作負載提供高可用性的企業級雲端資料庫環境。它採用 LinuxONE 技術，提供內建資料加密，並具備垂直擴展性和高效能。
IBM Db2 Warehouse on Cloud—這項完全託管的服務提供了一個彈性雲端資料倉儲，可獨立擴展運算和儲存。

雲端資料庫挑戰

無論您選擇 DBaaS 還是決定自己管理基於雲端元件建構的資料庫，在決定您選擇的方法是否能滿足您的需求之前，仍有一些方面需要考慮。

容量限制：這是 DBaaS 和託管儲存方案之間的一個主要區別。DBaaS 產品近年來不斷擴展其最大容量，現在還提供自動擴展功能，但儲存容量仍存在硬性限制。您是否會擴展到 DBaaS 實例所能容納的容量之外？企業級資料庫需要具備隨時間成長的能力。託管儲存可以透過多種方式克服這些限制，例如使用資料分層技術將資料儲存到成本更低的儲存層，以及提供更大的擴展容量。

資料保護：您的資料庫可能位於雲端，但仍需要備份和保護。雖然 DBaaS 通常提供開箱即用的每日快照和備份功能，但這些功能在企業級場景中往往不足。有些託管儲存選項可以提供協助，例如 Cloud Volumes ONTAP 提供資料庫的時間點快照副本，以及內建的高可用性，確保您絕不會錯過嚴格的 RPO=0、RTO<60 秒目標。

儲存效能：資料庫效能也是雲端環境中需要考慮的因素。在公有雲中，儲存層的效能通常與您佈建的容量密切相關。

在這種情況下，您該怎麼辦？您可以選擇超額配置儲存容量，以確保託管資料庫服務達到所需的效能，或選擇成本更高的磁碟方案。如果您的工作負載存在較大的效能峰值，這表示您為 DBaaS 所需的儲存空間可能會顯著增加成本。

資料庫克隆：克隆資料庫是開發 / 測試中常見的必要操作。但是，根據您選擇的雲端資料庫方案，這可能會對效能和成本產生重大影響。

使用資料庫即服務（DBaaS）時，雲端資料庫的克隆本來就是資料庫的完整副本，這表示資料庫的所有底層容量都會複製（如果需要多個克隆，則會複製更多）。當然，也有例外情況，例如 AWS RDS Aurora 提供的 RDS Fast Database Cloning。

在 RDS Fast Database Cloning 中，克隆的資料庫指向來源資料庫，因此無需複製資料。所有變更或寫入操作都會寫入新的資料庫頁面，從而避免影響來源資料庫。這可以顯著節省成本並快速存取資料庫克隆，但潛在的缺點是，目前 MySQL 或 PostgreSQL 資料庫的克隆數量均限制為 15 個。在開發/測試環境中，15 個副本通常會成為瓶頸。

有多種託管儲存方案可提供更靈活的克隆功能。NetApp FlexClone^® 可讓您即時且高效節省空間地創建無限數量的可寫克隆。

Lift and Shift：如果您要將工作負載遷移到雲端，首先遇到的挑戰之一就是如何在雲端運行這些工作負載。DBaaS 的概念聽起來很棒，但您知道如何使用它嗎？您使用的是專用資料庫嗎？您的資料庫是否「適合」DBaaS 模型？您還有哪些不了解的地方？您的員工是否已做好充分準備來應對可能出現的情況？

如果堅持使用傳統的資料庫部署方式，許多這類問題就會迎刃而解，您可以繼續在雲端進行處理。

DBaaS 提供預先建置的資料庫模型。它不可自訂，可能需要您變更資料庫或依賴該資料庫的應用程式的運作方式。透過雲端型元件的託管儲存設備，可提供更高的靈活性和適應性，進而將工作負載移至雲端時的學習曲線和「陷阱」降至最低。

混合雲/多雲運維：DBaaS 和託管儲存選項之間的主要區別在於它們在促進跨本地資料中心或跨公有雲供應商的混合雲和多雲運維方面的能力。公有雲 DBaaS 功能非常強大，但彼此之間並不直接相容。這意味著將資料庫工作負載遷移到雲端、從雲端遷移或在雲端之間遷移，都需要更複雜的手動設定。

透過使用一些託管儲存選項，這可以變得更加容易，因為資料管理層可以在不同的儲存環境之間無縫協調，無論它們位於不同的雲端還是內部部署。例如，如果您已經在內部部署使用 NetApp，則可以利用 SnapMirror^® 將資料移至雲端並在雲端之間傳輸，同樣可以輕鬆地將工作負載移回內部部署。

總結

雲端平台為您提供了極大的靈活性，讓您可以以傳統方式或雲端服務的方式運行資料庫工作負載。在雲端資料庫與傳統資料庫的抉擇中，您最終選擇哪一條路徑，取決於您面臨的挑戰以及對您的業務最重要的因素。如果您正在尋找一種能夠分擔許多標準資料庫和基礎架構管理任務的服務，那麼您可以從眾多雲端服務供應商中進行選擇，從而獲得雲端資料庫的優勢。

如果您的資料庫需要更高的適應性、可擴充性、安全性和控制力，那麼雲端資料庫託管儲存很可能是您的最佳選擇。NetApp Cloud Volumes ONTAP 是 NetApp 的資料管理平台，可作為 Google Cloud、AWS 和 Azure 上的託管儲存層。在 Cloud Volumes ONTAP 上運行的雲端資料庫可受益於託管儲存的諸多功能，例如高可用性、降低雲端資料儲存成本的效率、增強的資料保護、更高的效能等等。

這是我們「雲端資料庫」系列文章的第一篇。後續文章將更直接聚焦於特定資料庫類型，包括 SQL、Oracle 和 NoSQL 資料庫（例如 Hadoop 或 MongoDB），以及不同雲端平台上的資料庫選項。

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