云数据库

一.概述

1.1 云计算通过网络以服务的方式为用户提供廉价的资源。
1.2 优势

  • 按需服务；
  • 随时服务；
  • 通用性；
  • 高可靠性：冗余备份；
  • 成本低，廉价；
  • 超大规模；
  • 虚拟化；
  • 扩展性高；

1.3 云数据库是部署和虚拟化在云计算环境当中的数据库；

1.4 云数据库的优良特性

  • 动态可扩展；
  • 高可用性；
  • 较低的使用代价；
  • 易用性；
  • 免维护；
  • 高性能；
  • 安全；

1.5 云数据库与其他数据库的关系

  • 数据模型：并非全新的一种技术，而是以服务的方式提供数据库功能；
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二.云数据相关产品

2.1 amazon

  • 亚马逊RDS：关系型数据库服务；
  • SimpleDB：键值数据库；
  • DynamoDB：提供NoSQL数据库；
  • Amazon ElastiCache：分布式内存缓存服务；

2.2 Google ：Google Cloud SQL；
2.3 Microsoft：Microcoft SQL Azure，关系型数据库；

三.云数据库系统架构

3.1 通用MySQL集群，云数据库服务，即UMP；

3.2 UMP系统概述

  • 特性：低成本，高性能；
  • 设计原则：
    • 整个系统保持单一的对外访问入口；
    • 消除了单点故障，保证服务的高可靠性；
    • 具有很好的可伸缩，能够动态地增加，减少计算资源；
    • 可以实现资源之间的相互隔离；

3.3 UMP系统架构
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  • UMP系统包括：

    • Controller服务器

      • UMP集群的总管；
      • 提供集群成员的管理、元数据的存储、MySQL实例管理、故障恢复、备份迁移扩容等功能；
      • Controller服务器上运行了一组Mnsia分布式数据库服务；
      • 避免单点故障，设置了多个Controller服务器；Zookeeper来确定一个总管，提供对外服务；

    • Proxy服务器；

      • 向用户提供访问MySQL数据库的服务；
      • 使用MySQL数据库时下载客户端、连接MySQL服务器；
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    • Agent服务器；

      • 部署在运行MySQL进程的机器上用来管理每台物理机上的MySQL实例；

    • Web控制台；

    • 日志分析服务器；

      • 对整个日志进行分析；

    • 信息统计服务器；
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    • 愚公系统；

      • 不停机做数据迁移，可以实现动态扩容、缩容、迁移；

  • 依赖的组件：

    • Mnesia：
      • 是一个分布式数据库管理系统；
      • 支持事务，支持透明的数据分片，利用两阶段锁实现分布式事务，可以线性扩展到至少50个节点；
      • Mnesia的数据库模式可在运行时动态重配置；
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    • LVS
      • 即Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群管理系统；
      • UMP系统借助LVS来实现集群内部的负载均衡；
      • LVS集群采用IP负载均衡技术和基于内容请求分发技术；
      • 调度器是LVS集群系统的唯一入口点；
      • 整个服务器集群的结构对客户是透明的；
    • RabbitMQ
      • 是一个工业级的消息队列产品；
      • 基于队列的异步消息传输；
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    • Zookeeper；
      • 高效可靠的协调服务；
      • 统一命名、状态同步服务、集群管理；
      • 作用：作为全局的配置服务器，提供分布式锁(选出集群的一个总管)，监控所有MySQL实例；

3.4 UMP系统功能

  • 容灾；
    • 是云数据库必须要具备的基础功能；
    • 为实现容灾UMP系统会为每个用户创建两个MySQL实例，一个主库，一个从库；
    • Zookeeper服务器维护主、从库的状态；从主库写入数据；主库发生故障后切换到从库；
    • 主从切换如下：
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    • 主库恢复：
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  • 读写分离；
    • 充分利用主从库实现用户读写操作的分离，实现负载均衡；
    • 写操作，直接发送到主库；读操作，被均衡地发送到主库和从库上执行；
  • 分库分表；
    • UMP支持对用户透明的分库分表；
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  • 资源管理；
    • 采用资源池机制对所有资源进行管理，具有多资源池；
    • 对于具体的MySQL实例如何分配资源：
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  • 资源调度；
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  • 资源隔离；
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  • 数据安全；
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3.5 Amazon和云计算

  • AWS：云计算的雏形，Amazon 开发的关系型数据库Aurora；
  • AWS架构图
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    • AWS Global Infrastructure(全局基础设施)：云计算所有应用都是部署在这些基础设施之上的，有三个重要的概念。

      • 区域Region：在全球有很多区域；
      • 可用区Availability Zone：在一个区域的内部划分为很多的可用区Availability Zone(机房)，可用区之间通过光纤连接；
      • 边缘结点Edge Locations：负责内容分发网络CDN；

    • Networking网络服务：

      • 提供直接连接服务；
      • VPN 方式去跟亚马逊进行连接；
      • Route 53：提供高可用可伸缩云域名解析系统；

    • Computer：

      • EC2，弹性计算云：提供云端虚拟机服务；
      • ELB：提供负载均衡器；

    • Storage存储服务

      • S3：简单的对象存储服务；
      • EBS：弹性块存储服务专门针对EC2虚拟机设置；
      • Glacier：用于较少使用的文档存储和备份，价格便宜；

    • DataBase

      • SimpleDB：基于云的键值数据库存储服务；
      • DynamoDB：性能高，容错性强，支持分布式；
      • 关系型数据库服务；
      • Amazon ElastiCache：数据库缓存服务；

    • App Services

      • 企业搜索级服务；
      • 队列服务；
      • 工作流服务；
      • 内容分发服务；

    • 部署管理服务

计算类服务

  • 弹性计算云EC2：EC2提供了云端的虚拟机；
  • 弹性MapReduce：在云环境中部署Hadoop MapReduce换件，通过EC2虚拟机动态执行MapReduce计算任务；

存储类服务：
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工具和服务：
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EC2架构：
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3.6 AWS 上的数据库服务
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3.7 微软云数据库 SQL Azure
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