RDS (Relational Database Service) 介绍
RDS (Relational Database Service) 总结
I. 什么是 RDS？
定义： AWS RDS 是一种托管式关系型数据库服务，它让用户可以更轻松地在云中设置、操作和扩展关系型数据库。
核心优势：
管理型服务： AWS 负责数据库管理（如补丁、备份、故障检测、恢复、硬件配置、OS 安装）。用户无需管理底层服务器。
易于部署和扩展： 几分钟内即可启动，并可按需进行计算和存储的伸缩。
高可用性与持久性： 内置了多种机制确保数据的高可用性和持久性。
安全性： 提供多层安全控制。
成本效益： 按需付费，避免前期投资。
II. RDS 支持的数据库引擎
RDS 支持多种主流关系型数据库引擎，SAA 考试中需要了解其主要特点：
Amazon Aurora：
AWS 专为云设计的关系型数据库，与 MySQL 和 PostgreSQL 兼容。
性能远超传统数据库（MySQL 5 倍，PostgreSQL 3 倍）。
高可用、高持久性、自我修复、自动伸缩。
后面会详细讲解其独特架构。
PostgreSQL
MySQL
MariaDB
Oracle
Microsoft SQL Server
III. RDS 核心特性与概念 (SAA 重点)
1. 高可用性 (High Availability) - Multi-AZ (多可用区)
目的： 提供数据库的高可用性和灾难恢复能力。
工作原理：
在主数据库实例发生故障时，自动将数据库切换到不同可用区 (AZ) 中的同步备用副本 (Synchronous Standby Replica)。
数据通过同步复制 (Synchronous Replication) 方式从主实例写入备用实例。这意味着在主实例上的任何事务完成前，必须在备用实例上也完成，以确保数据一致性。
自动故障转移 (Automatic Failover)： 当主实例出现故障（如硬件故障、网络中断、AZ 故障）时，RDS 会自动将 CName 记录指向备用实例，故障转移时间通常在 1-2 分钟。
特点：
不用于读扩展： Multi-AZ 副本不是为了分担读负载，因为它是一个同步的、不可访问的备用实例。
增加写入延迟： 由于同步复制，写入操作需要等待备用实例的确认，可能会略微增加写入延迟。
单 Endpoint： 应用程序通过一个单一的数据库端点连接，故障转移时端点不变。
2. 读副本 (Read Replicas)
目的： 提供数据库的读伸缩能力 (Read Scaling)，分担主数据库的读负载。
工作原理：
通过异步复制 (Asynchronous Replication) 方式从主实例同步数据到读副本。这意味着读副本可能会有轻微的滞后。
独立端点： 每个读副本都有自己的独立端点，应用程序可以将读请求发送到这些副本。
特点：
用于读扩展： 最多可创建 15 个读副本（Aurora 更多）。
跨区域： 读副本可以部署在同一区域的不同可用区，也可以部署在不同区域，以提高全球应用的性能。
可提升： 读副本可以被提升为独立数据库实例（提升后将不再与原主实例同步）。
不提供自动故障转移： 如果主实例故障，读副本不会自动升级为主实例。你需要手动将其提升。
可同时是 Multi-AZ： 一个读副本本身也可以配置为 Multi-AZ，以提高其自身的可用性。
【SAA 重点区分】：Multi-AZ vs. Read Replicas
3. 备份与恢复 (Backup & Recovery)
自动化备份 (Automated Backups)：
点对点恢复 (Point-in-Time Recovery)： RDS 会定期拍摄完整的存储卷快照，并保留事务日志（WAL）。这允许你将数据库恢复到指定的时间点（过去指定天数内的任意 5 分钟粒度时间点）。
备份窗口： 在配置的备份窗口内进行。
保留期： 默认 7 天，最长可配置 35 天。
恢复： 恢复操作会创建一个全新的 RDS 实例。
数据库快照 (DB Snapshots)：
手动备份： 用户手动触发创建的完整存储卷快照。
保留： 快照会一直保留，直到你手动删除它。
用途： 长期归档、创建新的开发/测试环境、在进行重大更改前做备份。
恢复： 同样会创建一个全新的 RDS 实例。
4. 安全性 (Security)
网络隔离：
VPC (Virtual Private Cloud)： RDS 实例通常部署在私有子网中，不直接暴露在互联网上。
安全组 (Security Groups)： 充当数据库的防火墙，控制哪些 IP 地址/安全组可以访问数据库的指定端口。这是控制网络访问的最重要手段。
IAM (Identity and Access Management)：
对 RDS 服务本身的访问： 谁可以创建、修改、删除 RDS 实例。
数据库认证： 部分引擎支持 IAM 数据库认证（例如 Aurora、MySQL、PostgreSQL），通过 IAM 凭证而不是传统密码进行连接。
数据加密：
静止数据加密 (Encryption at Rest)：
使用 AWS KMS (Key Management Service) 管理的加密密钥。
注意： 只能在创建实例时启用加密。对于未加密的实例，你需要创建一个加密的快照，然后从该加密快照恢复一个新的加密实例。
所有与该实例关联的备份、快照、读副本都将自动被加密。
传输中数据加密 (Encryption in Transit)：
使用 SSL/TLS 连接加密客户端和 RDS 实例之间的数据。
5. 可伸缩性 (Scalability)
计算伸缩 (Compute Scaling)：
通过修改 DB 实例类（DB Instance Class）来进行垂直伸缩 (Vertical Scaling)。
影响： 导致短暂的停机时间。
存储伸缩 (Storage Scaling)：
对于大多数引擎，存储可以动态扩展，无需停机。
你可以设置存储的自动扩展阈值和最大值。
读伸缩 (Read Scaling)：
通过创建读副本 (Read Replicas) 实现水平伸缩 (Horizontal Scaling)。
6. 维护 (Maintenance)
维护窗口： RDS 会为每个实例定义一个每周的维护窗口，用于执行必要的系统维护（如打补丁、小版本升级）。
用户可以自定义这个窗口，以最小化对业务的影响。
主要版本升级需要手动触发，且通常会导致更长的停机。
7. 监控 (Monitoring)
Amazon CloudWatch： 默认集成，提供 CPU 利用率、IOPS、网络吞吐量、空闲存储空间等关键指标。
Enhanced Monitoring (增强监控)： 提供更细粒度的 OS 级别指标（例如 CPU 负载、内存使用率、进程列表），每 1-60 秒收集一次。
Performance Insights (性能详情)： 提供 SQL 级别的性能监控，帮助你找出数据库瓶颈的根源（例如，哪些 SQL 语句占用 CPU 最多）。
IV. AWS Aurora - RDS 的旗舰产品 (SAA 难点与重点)
Aurora 是 RDS 家族中的明星产品，其架构和特性与传统 RDS 引擎有显著不同。
云原生架构： 为云而生，存储和计算分离。
存储层 (Aurora Storage):
分布式、共享存储卷： 所有 Aurora 实例（主实例和读副本）共享一个逻辑上单一的、自动伸缩的存储卷，最大可达 128TB。
高持久性与高可用性： 数据被复制到 6 个副本，分布在 3 个可用区中。即使丢失 2 个数据副本，或者一个可用区完全故障，数据仍然可用。
自我修复： 存储层能自动检测和修复磁盘故障。
无需预留 IOPS： 存储 IOPS 按需付费。
计算层 (Aurora Instances):
Primary Instance (主实例): 负责读写操作。
Aurora Replicas (读副本):
可多达 15 个，通常滞后时间小于 20 毫秒。
与主实例共享底层存储。
特别之处： Aurora Replicas 不仅用于读扩展，它们也可以作为高可用性目标。当主实例故障时，其中一个 Aurora Replica 可以被提升为新的主实例，通常在 30 秒内完成故障转移（比 Multi-AZ 更快的恢复时间）。
Serverless Aurora (无服务器 Aurora):
按需启动、停止和扩展数据库。
根据工作负载自动调整计算容量。
Aurora Serverless v1： 适用于不可预测、间歇性工作负载。
Aurora Serverless v2： 旨在支持更广泛的工作负载，包括生产工作负载，支持亚秒级扩展，更细粒度的容量单位。这是当前更推荐使用的版本。
Aurora Global Database (全球数据库):
允许一个 Aurora 数据库跨多个 AWS 区域部署。
实现灾难恢复（跨区域的 RPO/RTO 通常在几秒/分钟级别）和低延迟的全球读访问。
一个主区域和最多 5 个辅助区域，每个辅助区域可以有自己的读副本。
V. 重点、难点与易错点
Multi-AZ vs. Read Replicas (最常考，最易混淆):
易错： 认为 Multi-AZ 用于读扩展，或读副本提供自动故障转移。
正确： Multi-AZ 是 HA/DR，读副本是读扩展。牢记其复制方式（同步 vs. 异步）和用途。
RDS 的加密：
易错： 认为可以在创建后对未加密的 RDS 实例启用静止数据加密。
正确： 只能在创建时启用加密。 后期需通过“快照-加密快照-恢复新实例”的流程。加密的快照和读副本会自动保持加密。
RDS 是托管服务，没有 SSH 访问权限：
易错： 尝试通过 SSH 连接到 RDS 实例的底层 OS。
正确： AWS 管理操作系统和底层基础设施，用户只有数据库层面的管理权限。
RDS 存储已满问题：
易错： 认为存储会自动无限扩展。
正确： 即使支持自动扩展，也有最大限制。当存储接近满载时，可能会导致数据库进入不可用状态。需监控
FreeStorageSpace指标。Aurora 的独特架构：
易错： 将 Aurora 视为只是 RDS 的一个普通引擎，或混淆其存储与传统 RDS 存储。
正确： 强调其共享存储卷、6 个数据副本、快速故障转移、低延迟读副本以及 Serverless/Global Database 特性。
主版本升级与小版本升级：
易错： 认为所有升级都在维护窗口自动完成。
正确： 小版本升级通常在维护窗口进行（可配置），但主版本升级需要手动操作，且通常会带来更长的停机。
数据库连接池 (Connection Pooling):
虽然不是 RDS 本身的功能，但 RDS 经常与 RDS Proxy 结合考察。RDS Proxy 是一个全托管的、高可用的数据库代理，可以帮助管理大量连接，减少数据库的连接负担，提高应用程序弹性。SAA 中可能会问到如何解决大量并发连接导致 DB 性能下降的问题，RDS Proxy 是答案之一。
VPC 和安全组配置：
易错： 将 RDS 实例放在公共子网或配置错误的安全组。
正确： RDS 实例应放在私有子网中。安全组只允许来自特定应用服务器或 Jump Box 的流量进入 RDS 端口。
版权声明: 本文为 InfoQ 作者【Geek_0d4cde】的原创文章。
原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/48f4d5dd7b8923fe584bd73d3】。文章转载请联系作者。
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