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

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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。

每一個知名的電子商務(wù)網(wǎng)站后面都離不開數(shù)據(jù)庫;而在2000年初，亞馬遜網(wǎng)站的數(shù)據(jù)庫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，亞馬遜當時并不是只有一個數(shù)據(jù)庫――它依賴一系列數(shù)據(jù)庫，每個數(shù)據(jù)庫都有各自的職責。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)庫的數(shù)量和大小都急劇增長，管理起來變得更困難重重。到2004年節(jié)假日購物高峰期，服務(wù)停運事件變得更常見了，很大程度上歸咎于SQL數(shù)據(jù)庫不堪重負。

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)庫管理系統(tǒng)。那是一種全新的數(shù)據(jù)庫，這種數(shù)據(jù)庫擯棄了傳統(tǒng)SQL數(shù)據(jù)庫的規(guī)則，能夠不斷向上擴展。2007年，亞馬遜向世人公布了其研發(fā)成果：***技術(shù)官Werner Vogels及其團隊發(fā)布了一篇題為《Dynamo：亞馬遜高可用性的鍵值存儲系統(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)庫市場。

SQL存在的問題

關(guān)系數(shù)據(jù)庫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)，并對它們執(zhí)行查詢操作。它們的成功無可爭議：知名調(diào)研機構(gòu)加特納集團估計，SQL數(shù)據(jù)庫市場的產(chǎn)值達到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)庫根本無法很好滿足的。(不妨向各位普及一點計算機科學(xué)知識，CAP定理表明，像大型數(shù)據(jù)庫這種分布式系統(tǒng)不可能同時具有一致性、可用性和容錯性。相比速度和靈活性，SQL數(shù)據(jù)庫更注重一致性，因而讓它們很適合管理財務(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物車里面，商品保存起來，可能以后購買。亞馬遜需要購物車里面的數(shù)據(jù)對顧客來說總是可用;丟失了購物車數(shù)據(jù)無異于丟失了銷售機會。但它未必需要全球各地的每個數(shù)據(jù)庫節(jié)點都擁有每個顧客的***購物車信息。SQL/關(guān)系系統(tǒng)要耗費大量的計算資源讓數(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、隨時可以提供給顧客。

亞馬遜的Dynamo、乃至普通NoSQL數(shù)據(jù)庫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)先事項是，保持購物車數(shù)據(jù)，并且非常迅速地提供給顧客。另外，系統(tǒng)必須能夠靈活擴展，以滿足亞馬遜快速增長的需要。Dynamo解決了所有這些問題：它可以跨節(jié)點備份數(shù)據(jù)，能處理大量負載，同時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)庫之一。我們放棄了一致性和非常嚴格的查詢語義，以換取可預(yù)測的性能、耐久性和擴展性――那些是Dynamo超擅長的幾個方面。”

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DynamoDB是一款云端數(shù)據(jù)庫

Dynamo為亞馬遜解決了SQL數(shù)據(jù)庫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。

不過事實證明，2012年引入的DynamoDB是一個重要的升級版。亞馬遜內(nèi)部使用的主機托管版數(shù)據(jù)庫駐留在亞馬遜網(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，也不管理數(shù)據(jù)的存儲。他們要做的就是向DynamoDB請求所需的吞吐量?？蛻裘啃r付0.0065美元，就可以享用向數(shù)據(jù)庫寫入約36000次的服務(wù)(這意味著每小時導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)量)，另外每月存儲在系統(tǒng)中的每GB數(shù)據(jù)收費0.25美元。如果應(yīng)用程序需要更多的計算容量，那么只要點擊幾下鼠標，數(shù)據(jù)庫就會將工作負載分攤到更多的節(jié)點上。

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“功能相當強大”的數(shù)據(jù)庫，認為它躋身于***的NoSQL數(shù)據(jù)庫之列，對鍵值存儲使用場合而言更是如此。

DynamoDB自發(fā)布以來已取得了長足發(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每年處理的請求數(shù)量增長了3倍，存儲的數(shù)據(jù)量增長了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)庫通常細分為幾個類別：鍵值存儲數(shù)據(jù)庫使用鍵和值來組織管理信息;文檔數(shù)據(jù)庫允許搜索整個文檔;而圖形數(shù)據(jù)庫可跟蹤數(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，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。AWS去年還為DynamoDB添加了全局二級索引(Global Secondary Indexes)，這讓用戶可以擁有數(shù)據(jù)庫副本，通常一個用于生產(chǎn)環(huán)境，另一個用于查詢、分析或測試。

NoSQL的使用場合和廠商格局

NoSQL數(shù)據(jù)庫的根本優(yōu)勢在于，能夠擴展，并且擁有靈活的數(shù)據(jù)庫模式，這意味著用戶可以輕松改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且對數(shù)據(jù)執(zhí)行多個查詢。許多新的基于Web的應(yīng)用程序是使用NoSQL數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的，比如社交應(yīng)用程序、移動應(yīng)用程序和以游戲為中心的應(yīng)用程序。

雖然亞馬遜幫助啟動了NoSQL市場，但它如今卻是幾十家試圖從NoSQL大發(fā)其財?shù)膹S商當中的一家。加特納集團的研究人員Nick Heudecker強調(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，NoSQL產(chǎn)品的收入每年甚至不超過5億美元(這不是加特納集團的官方估計數(shù)字)。Heudecker表示，絕大多數(shù)企業(yè)客戶咨詢的對象仍是SQL數(shù)據(jù)庫。

Huedecker表示，NoSQL的競爭對手：MongoDB、MarkLogic、Couchbase和Datastax在市場也各自牢牢站穩(wěn)了腳跟，有些似乎比DynamoDB更受企業(yè)客戶的追捧。

為云時代而生

到底是什么因素阻礙DynamoDB在企業(yè)市場取得求進展?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。DynamoDB的競爭對手卻為用戶提供了這一機會：在本企業(yè)內(nèi)部在自己的防火墻后面運行數(shù)據(jù)庫。

而許多企業(yè)仍從SQL系統(tǒng)獲得很大價值。那些關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(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的工作人員堅持認為，這恰恰也是其***的賣點之一。

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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)庫的舊規(guī)則。

Shams是AWS的DynamoDB技術(shù)主管，他表示，由于這項技術(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)，同時只需要為存儲空間和吞吐量付費。

對關(guān)注安全的客戶來說，DynamoDB存儲數(shù)據(jù)時，客戶有機會加密數(shù)據(jù)。另外，DynamoDB與AWS這個市場領(lǐng)先的IaaS平臺(據(jù)加特納集團的魔力象限報告聲稱)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。

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Adroll隨AWS DynamoDB飛揚

一些企業(yè)輕松自如地使用基于云的DynamoDB，營銷平臺提供商Adroll就是其中之一，該公司服務(wù)于150個國家的20000多個客戶。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，但不購買商品，AdRoll會在該用戶訪問的另一個網(wǎng)站上競標廣告位，顯示他們之前考慮購買的產(chǎn)品。這種有效的方法可以吸引人們購買之前考慮的產(chǎn)品。

不過，想弄清楚向哪些用戶投放哪些廣告對AdRoll來說確實很復(fù)雜。而更為復(fù)雜的是，AdRoll需要差不多在網(wǎng)頁裝入的時間里確定要不要競標廣告位、投放哪個廣告。那是***技術(shù)官Valentino Volonghi的工作――他有大約100毫秒的時間來做決定。這點時間大半被網(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。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和亞馬遜的簡單存儲服務(wù)(S3)來存儲關(guān)于顧客的數(shù)據(jù)，并幫助其算法確定顧客會購買哪些廣告。2013年，AdRoll在DynamoDB中有1250億項數(shù)據(jù)，如今增加到了0.5萬億項數(shù)據(jù)。它每秒向系統(tǒng)提出100萬次請求，數(shù)據(jù)在5毫秒內(nèi)返回――每次都是如此。AdRoll將另外1700萬個文件上傳到了亞馬遜S3，占用的存儲空間超過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行該系統(tǒng)。運行規(guī)模如此龐大的數(shù)據(jù)庫確實很有意思。”

不是每家公司都會有亞馬遜電子商務(wù)網(wǎng)站或AdRoll實時競標平臺的需要。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。

原文標題：How Amazon’s DynamoDB helped reinvent databases