在亞馬遜網(wǎng)站的早期階段，SQL數(shù)據(jù)庫(kù)沒有達(dá)到其要求，于是該公司開發(fā)出了DynamoDB;而且在這個(gè)過程中，幫助開創(chuàng)了NoSQL市場(chǎng)。

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DynamoDB是一款在亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司的云環(huán)境下托管的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

每一個(gè)知名的電子商務(wù)網(wǎng)站后面都離不開數(shù)據(jù)庫(kù);而在2000年初，亞馬遜網(wǎng)站的數(shù)據(jù)庫(kù)未能跟上該公司的業(yè)務(wù)發(fā)展需要。

問題的一方面在于，亞馬遜當(dāng)時(shí)并不是只有一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)――它依賴一系列數(shù)據(jù)庫(kù)，每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)都有各自的職責(zé)。隨著公司逐漸成為一家年收入100億美元的大公司，其SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)量和大小都急劇增長(zhǎng)，管理起來變得更困難重重。到2004年節(jié)假日購(gòu)物高峰期，服務(wù)停運(yùn)事件變得更常見了，很大程度上歸咎于SQL數(shù)據(jù)庫(kù)不堪重負(fù)。

看來哪里需要有所變化。

但亞馬遜不是在公司外面尋求解決方案，而是自行開發(fā)了數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。那是一種全新的數(shù)據(jù)庫(kù)，這種數(shù)據(jù)庫(kù)擯棄了傳統(tǒng)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)則，能夠不斷向上擴(kuò)展。2007年，亞馬遜向世人公布了其研發(fā)成果：***技術(shù)官Werner Vogels及其團(tuán)隊(duì)發(fā)布了一篇題為《Dynamo：亞馬遜高可用性的鍵值存儲(chǔ)系統(tǒng)》的文章(http://www.allthingsdistributed.com/files/amazon-dynamo-sosp2007.pdf)。一些人稱之為由此孕育了NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)。

SQL存在的問題

關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)問世至今已有幾十年，最常使用SQL編程語言，它最適合用整潔的表來組織管理數(shù)據(jù)，并對(duì)它們執(zhí)行查詢操作。它們的成功無可爭(zhēng)議：知名調(diào)研機(jī)構(gòu)加特納集團(tuán)估計(jì)，SQL數(shù)據(jù)庫(kù)市場(chǎng)的產(chǎn)值達(dá)到300億美元。

但在2000年至2005年，亞馬遜、雅虎和谷歌等公司面臨的數(shù)據(jù)需求是SQL數(shù)據(jù)庫(kù)根本無法很好滿足的。(不妨向各位普及一點(diǎn)計(jì)算機(jī)科學(xué)知識(shí)，CAP定理表明，像大型數(shù)據(jù)庫(kù)這種分布式系統(tǒng)不可能同時(shí)具有一致性、可用性和容錯(cuò)性。相比速度和靈活性，SQL數(shù)據(jù)庫(kù)更注重一致性，因而讓它們很適合管理財(cái)務(wù)交易之類的核心企業(yè)數(shù)據(jù)，但無法同樣有效地管理其他類型的任務(wù)。)

以亞馬遜的網(wǎng)上購(gòu)物車服務(wù)為例。顧客瀏覽這家電子商務(wù)網(wǎng)站后，將商品放入到虛擬購(gòu)物車?yán)锩妫唐繁４嫫饋恚赡芤院筚?gòu)買。亞馬遜需要購(gòu)物車?yán)锩娴臄?shù)據(jù)對(duì)顧客來說總是可用;丟失了購(gòu)物車數(shù)據(jù)無異于丟失了銷售機(jī)會(huì)。但它未必需要全球各地的每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)節(jié)點(diǎn)都擁有每個(gè)顧客的***購(gòu)物車信息。SQL/關(guān)系系統(tǒng)要耗費(fèi)大量的計(jì)算資源讓數(shù)據(jù)在分布式系統(tǒng)上確保一致性，而不是確保信息總是可用、隨時(shí)可以提供給顧客。

亞馬遜的Dynamo、乃至普通NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的基本原則之一就是，它們犧牲數(shù)據(jù)一致性以換取可用性。亞馬遜的優(yōu)先事項(xiàng)是，保持購(gòu)物車數(shù)據(jù)，并且非常迅速地提供給顧客。另外，系統(tǒng)必須能夠靈活擴(kuò)展，以滿足亞馬遜快速增長(zhǎng)的需要。Dynamo解決了所有這些問題：它可以跨節(jié)點(diǎn)備份數(shù)據(jù)，能處理大量負(fù)載，同時(shí)保持快速可靠的性能。

亞馬遜DynamoDB的技術(shù)主管Khawaja Shams解釋：“它是早期的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)之一。我們放棄了一致性和非常嚴(yán)格的查詢語義，以換取可預(yù)測(cè)的性能、耐久性和擴(kuò)展性――那些是Dynamo超擅長(zhǎng)的幾個(gè)方面。”

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DynamoDB是一款云端數(shù)據(jù)庫(kù)

Dynamo為亞馬遜解決了SQL數(shù)據(jù)庫(kù)解決不了的許多問題。但是在2005年至2010年，它仍然不***。Dynamo聲稱擁有亞馬遜工程師需要的功能，但是需要大量資源來安裝和管理。

不過事實(shí)證明，2012年引入的DynamoDB是一個(gè)重要的升級(jí)版。亞馬遜內(nèi)部使用的主機(jī)托管版數(shù)據(jù)庫(kù)駐留在亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司的基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)云中，受到了全面管理。亞馬遜工程師和AWS客戶并不配置數(shù)據(jù)庫(kù)，也不管理數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。他們要做的就是向DynamoDB請(qǐng)求所需的吞吐量。客戶每小時(shí)付0.0065美元，就可以享用向數(shù)據(jù)庫(kù)寫入約36000次的服務(wù)(這意味著每小時(shí)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量)，另外每月存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的每GB數(shù)據(jù)收費(fèi)0.25美元。如果應(yīng)用程序需要更多的計(jì)算容量，那么只要點(diǎn)擊幾下鼠標(biāo)，數(shù)據(jù)庫(kù)就會(huì)將工作負(fù)載分?jǐn)偟礁嗟墓?jié)點(diǎn)上。

眾所周知，AWS在DynamoDB及其他許多基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)產(chǎn)品在底層如何運(yùn)行這方面很不透明，不過這段促銷視頻(https://www.youtube.com/watch?v=oz-7wJJ9HZ0)表明該服務(wù)采用固態(tài)硬盤，特別指出如果客戶使用DynamoDB，其數(shù)據(jù)分散在多個(gè)可用區(qū)/數(shù)據(jù)中心，確保數(shù)據(jù)可用性。

弗雷斯特研究公司的***分析師Noel Yuhanna稱之為是一種“功能相當(dāng)強(qiáng)大”的數(shù)據(jù)庫(kù)，認(rèn)為它躋身于***的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)之列，對(duì)鍵值存儲(chǔ)使用場(chǎng)合而言更是如此。

DynamoDB自發(fā)布以來已取得了長(zhǎng)足發(fā)展。雖然AWS不愿公布客戶方面的數(shù)字，但公司工程師James Hamilton在去年11月表示，相比2013年，DynamoDB每年處理的請(qǐng)求數(shù)量增長(zhǎng)了3倍，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量增長(zhǎng)了4倍。盡管有如此龐大的規(guī)模和如此迅猛的發(fā)展，DynamoDB還是能在短短3至4毫秒內(nèi)返回查詢結(jié)果，表現(xiàn)一貫出色。

功能特性方面，DynamoDB也日趨豐富。NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)通常細(xì)分為幾個(gè)類別：鍵值存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)使用鍵和值來組織管理信息;文檔數(shù)據(jù)庫(kù)允許搜索整個(gè)文檔;而圖形數(shù)據(jù)庫(kù)可跟蹤數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。DynamoDB起初是一種鍵值數(shù)據(jù)庫(kù)，但去年AWS支持JSON格式文件，因而讓它搖身變成了文檔數(shù)據(jù)庫(kù)。AWS去年還為DynamoDB添加了全局二級(jí)索引(Global Secondary Indexes)，這讓用戶可以擁有數(shù)據(jù)庫(kù)副本，通常一個(gè)用于生產(chǎn)環(huán)境，另一個(gè)用于查詢、分析或測(cè)試。

NoSQL的使用場(chǎng)合和廠商格局

NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的根本優(yōu)勢(shì)在于，能夠擴(kuò)展，并且擁有靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)模式，這意味著用戶可以輕松改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行多個(gè)查詢。許多新的基于Web的應(yīng)用程序是使用NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的，比如社交應(yīng)用程序、移動(dòng)應(yīng)用程序和以游戲?yàn)橹行牡膽?yīng)用程序。

雖然亞馬遜幫助啟動(dòng)了NoSQL市場(chǎng)，但它如今卻是幾十家試圖從NoSQL大發(fā)其財(cái)?shù)膹S商當(dāng)中的一家。加特納集團(tuán)的研究人員Nick Heudecker強(qiáng)調(diào)，盡管NoSQL吸引了許多開發(fā)人員的注意力，但它仍是一種比較新的技術(shù)。他估計(jì)，NoSQL產(chǎn)品的收入每年甚至不超過5億美元(這不是加特納集團(tuán)的官方估計(jì)數(shù)字)。Heudecker表示，絕大多數(shù)企業(yè)客戶咨詢的對(duì)象仍是SQL數(shù)據(jù)庫(kù)。

Huedecker表示，NoSQL的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手：MongoDB、MarkLogic、Couchbase和Datastax在市場(chǎng)也各自牢牢站穩(wěn)了腳跟，有些似乎比DynamoDB更受企業(yè)客戶的追捧。

為云時(shí)代而生

到底是什么因素阻礙DynamoDB在企業(yè)市場(chǎng)取得求進(jìn)展?舉例說，它沒有內(nèi)部部署版(on-premises version)――它只能在AWS的云端使用。Heudecker表示，一些用戶根本就不習(xí)慣使用基于云的數(shù)據(jù)庫(kù)。DynamoDB的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手卻為用戶提供了這一機(jī)會(huì)：在本企業(yè)內(nèi)部在自己的防火墻后面運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)。

而許多企業(yè)仍從SQL系統(tǒng)獲得很大價(jià)值。那些關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(RDBM)并沒有消失――它們?nèi)院苓m合作為企業(yè)的記錄系統(tǒng)。

DynamoDB可能最飽受詬病的地方在于，它只駐留在云端，但AWS的工作人員堅(jiān)持認(rèn)為，這恰恰也是其***的賣點(diǎn)之一。

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DynamoDB技術(shù)主管Khawaja Shams表示，公司開發(fā)Dynamo之初，不得不擯棄了SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的舊規(guī)則。

Shams是AWS的DynamoDB技術(shù)主管，他表示，由于這項(xiàng)技術(shù)托管在云端，用戶沒必要為配置或提供任何硬件而操心。他表示，用戶只管使用服務(wù)，可以根據(jù)需要增加或減少服務(wù)，同時(shí)只需要為存儲(chǔ)空間和吞吐量付費(fèi)。

對(duì)關(guān)注安全的客戶來說，DynamoDB存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，客戶有機(jī)會(huì)加密數(shù)據(jù)。另外，DynamoDB與AWS這個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)先的IaaS平臺(tái)(據(jù)加特納集團(tuán)的魔力象限報(bào)告聲稱)集成起來，這支持眾多工具，包括Aurora和RDS等其他關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。

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Adroll隨AWS DynamoDB飛揚(yáng)

一些企業(yè)輕松自如地使用基于云的DynamoDB，營(yíng)銷平臺(tái)提供商Adroll就是其中之一，該公司服務(wù)于150個(gè)國(guó)家的20000多個(gè)客戶。基本上來說，如果電子商務(wù)網(wǎng)站的訪客瀏覽產(chǎn)品網(wǎng)頁(yè)，但不購(gòu)買商品，AdRoll會(huì)在該用戶訪問的另一個(gè)網(wǎng)站上競(jìng)標(biāo)廣告位，顯示他們之前考慮購(gòu)買的產(chǎn)品。這種有效的方法可以吸引人們購(gòu)買之前考慮的產(chǎn)品。

不過，想弄清楚向哪些用戶投放哪些廣告對(duì)AdRoll來說確實(shí)很復(fù)雜。而更為復(fù)雜的是，AdRoll需要差不多在網(wǎng)頁(yè)裝入的時(shí)間里確定要不要競(jìng)標(biāo)廣告位、投放哪個(gè)廣告。那是***技術(shù)官Valentino Volonghi的工作――他有大約100毫秒的時(shí)間來做決定。這點(diǎn)時(shí)間大半被網(wǎng)絡(luò)延遲給占用了，所以不用說，AdRoll需要一種可靠而高速的平臺(tái)。它還需要龐大規(guī)模：AdRoll每天考慮的廣告印象超過600億次。

AdRoll于是使用DynamoDB和亞馬遜的簡(jiǎn)單存儲(chǔ)服務(wù)(S3)來存儲(chǔ)關(guān)于顧客的數(shù)據(jù)，并幫助其算法確定顧客會(huì)購(gòu)買哪些廣告。2013年，AdRoll在DynamoDB中有1250億項(xiàng)數(shù)據(jù)，如今增加到了0.5萬億項(xiàng)數(shù)據(jù)。它每秒向系統(tǒng)提出100萬次請(qǐng)求，數(shù)據(jù)在5毫秒內(nèi)返回――每次都是如此。AdRoll將另外1700萬個(gè)文件上傳到了亞馬遜S3，占用的存儲(chǔ)空間超過1.5PB。

AdRoll沒必要構(gòu)建全球性的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)來支撐其產(chǎn)品，這在很大程度上歸功于使用了DynamoDB。

Volonghi說：“我們根本不用派一名工程師來運(yùn)行該系統(tǒng)。運(yùn)行規(guī)模如此龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)確實(shí)很有意思。”

不是每家公司都會(huì)有亞馬遜電子商務(wù)網(wǎng)站或AdRoll實(shí)時(shí)競(jìng)標(biāo)平臺(tái)的需要。但是許多公司正在不投入大量資本的前提下，設(shè)法獲得更大的規(guī)模。云讓這成為了可能，而DynamoDB就是***的例子。

原文標(biāo)題：How Amazon’s DynamoDB helped reinvent databases