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PERF04-BP02 评估可用的选项 - AWS Well-Architected Framework
实施指导实施计划的工作量级别： 资源

PERF04-BP02 评估可用的选项

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在选择数据管理解决方案之前，需要了解可用的数据库选项及其如何优化性能。使用负载测试确定与您的工作负载相关的重要数据库指标。在研究数据库选项时，要考虑各种方面，如参数组、存储选项、内存、计算、只读副本、最终一致性、连接池和缓存选项。尝试使用这些不同的配置选项来改进指标。

期望结果： 基于数据类型，工作负载可以使用一个或多个数据库解决方案。数据库功能和优势与数据特征、访问模式和工作负载要求完美匹配。要优化您的数据库性能和成本，您必须评估数据访问模式以确定适当的数据库选项。评估可接受的查询时间，以确保选定的数据库选项可以满足要求。

常见反模式：

  • 未识别数据访问模式。

  • 不了解所选数据管理解决方案的配置选项。

  • 仅依赖于增加实例大小，而不考虑其他可用的配置选项。

  • 不测试所选解决方案的扩展特征。

建立此最佳实践的好处： 通过探索和试用数据库选项，您也许能够降低基础设施成本，提高性能和可扩展性，并减少维护工作负载所需的工作量。

未建立这种最佳实践的情况下暴露的风险等级： 高

  • 必须针对 一刀切类型的 数据库进行优化意味着做出不必要的妥协。

  • 由于没有配置数据库解决方案以匹配流量模式，导致成本增加。

  • 扩展问题可能会导致运维问题。

  • 数据的保护级别可能达不到要求。

实施指导

了解您的工作负载数据特征，以便配置数据库选项。运行负载测试以确定您的关键性能指标和瓶颈。使用这些特征和指标来评估数据库选项并尝试使用不同的配置。

AWS 服务 Amazon RDS、Amazon Aurora Amazon DynamoDB Amazon DocumentDB Amazon ElastiCache Amazon Neptune Amazon Timestream Amazon Keyspaces Amazon QLDB
扩展计算 增加实例大小，Aurora 无服务器实例自动扩展以响应负载变化 按需容量模式下的自动读/写扩展，或预置容量模式下的预置读/写容量自动扩展 增加实例大小 增加实例大小，将节点添加到集群 增加实例大小 自动扩展以调整容量 按需容量模式下的自动读/写扩展，或预置容量模式下的预置读/写容量自动扩展 自动扩展以调整容量
横向扩展读取 所有引擎都支持只读副本。Aurora 支持只读副本实例的自动扩展 增加预置的读取容量单位 只读副本 只读副本 只读副本。支持只读副本实例的自动扩展 自动扩展 增加预置的读取容量单位 自动纵向扩展到规定的并发限制
横向扩展写操作 增加实例大小，批处理应用程序中的写操作，或在数据库前面添加队列。通过跨多个实例的应用程序级分片进行横向扩展 增加预置的写入容量单位。确保最佳分区键，以防止分区级写操作节流 增加主实例大小 在集群模式下使用 Redis 跨分片分布写操作 增加实例大小 扩展时，写请求可能会受到限制。如果遇到节流异常，请继续以相同（或更高）吞吐量发送数据，以自动扩展。批量写入以减少并发写入请求 增加预置的写入容量单位。确保最佳分区键，以防止分区级写操作节流 自动纵向扩展到规定的并发限制
引擎配置 参数组 不适用 参数组 参数组 参数组 不适用 不适用 不适用
缓存 内存中的缓存，可通过参数组进行配置。与 ElastiCache for Redis 等专用缓存结合使用，分流对经常访问项的请求 DAX 完全托管式缓存可用 内存中的缓存。（可选）与 ElastiCache for Redis 等专用缓存结合使用，分流对经常访问项的请求 主要功能是缓存 使用查询结果缓存来缓存只读查询的结果 Timestream 有两个存储层；其中之一是高性能内存中存储层 部署单独的专用缓存（如 ElastiCache for Redis），分流对经常访问项的请求 不适用
高可用性/灾难恢复 对于生产工作负载，推荐的配置是在第二个可用区中运行备用实例，以在一个区域内提供弹性。  对于跨区域的弹性，可以使用 Aurora 全球数据库 在一个区域内高度可用。可以使用 DynamoDB 全局表跨区域复制表 跨可用区创建多个实例以实现可用性。  快照可以跨区域共享，集群可以使用 DMS 进行复制，用于提供跨区域复制/灾难恢复 对于生产集群，推荐的配置是在备用可用区中至少创建一个节点。  ElastiCache 全局数据存储可用于跨区域复制集群。 其他可用区中的只读副本用作失效转移目标。  快照可以跨区域共享，集群可以使用 Neptune 流进行复制，用于在两个不同区域的两个集群之间复制数据。 在一个区域内高度可用。跨区域复制需要使用 Timestream SDK 进行自定义应用程序开发 在一个区域内高度可用。  跨区域复制需要自定义应用程序逻辑或第三方工具 在一个区域内高度可用。  要跨区域复制，请将 Amazon QLDB 日志的内容导出到 S3 存储桶，并配置该存储桶以进行跨区域复制。

实施步骤

  1. 哪些配置选项可用于选定的数据库？

    1. 利用 Amazon RDS 和 Aurora 的参数组，您可以调整常见的数据库引擎级别设置（例如为缓存分配的内存），或调整数据库的时区

    2. 对于预置的数据库服务（如 Amazon RDS、Aurora、Neptune、Amazon DocumentDB）以及在 Amazon EC2 上部署的数据库服务，您可以更改实例类型、预置存储和添加只读副本。

    3. DynamoDB 允许您指定两种容量模式：按需和预置。考虑到不同的工作负载，您可以在这两种模式之间进行更改，并在预置模式下随时增加所分配的容量。

  2. 工作负载是否包含大量的读取或写入操作？ 

    1. 哪些解决方案可用于分流读取操作（只读副本、缓存等）？ 

      1. 对于 DynamoDB 表，您可以使用 DAX 缓存功能来分流读取操作。

      2. 对于关系数据库，您可以创建一个 ElastiCache for Redis 集群，并将应用程序配置为首先从缓存中读取，并在请求的项目不存在时返回到数据库。

      3. 关系数据库（如 Amazon RDS 和 Aurora）以及预置的 NoSQL 数据库（如 Neptune 和 Amazon DocumentDB）全部支持添加只读副本，以分流工作负载的读取部分。

      4. DynamoDB 等无服务器数据库将自动扩展。确保您预置了足够的读取容量单位（RCU，Read Capacity Unit）来处理工作负载。

    2. 哪些解决方案可用于扩展写入操作（分区键分片、引入队列等）？

      1. 对于关系数据库，您可以增加实例的大小以适应增加的工作负载，或增加预调配 IOPS 以增加底层存储的吞吐量。

        • 您还可以在数据库前面引入队列，而不是直接写入数据库。此模式允许您将摄取操作与数据库解耦，并控制流量，这样数据库就不会过载。 

        • 对写入请求进行批处理，而不是创建许多短期事务，这样有助于提高有大量写入的关系数据库的吞吐量。

      2. 像 DynamoDB 这样的无服务器数据库可以自动扩展写入吞吐量，也可以根据容量模式调整预置的写入容量单位（WCU，Write Capacity Unit）。 

        • 但是，当达到给定分区键的吞吐量限制时，仍然会遇到 热 分区问题。这可以通过选择更均匀分布的分区键或对分区键进行写分片来缓解。 

  3. 当前或预期的每秒事务数（TPS）峰值是多少？ 使用此流量和此流量 +X% 进行测试，以了解扩展特征。

    1. 适用于 PostgreSQL 的 pg_bench 等原生工具可用于对数据库进行压力测试，以了解瓶颈和扩展特征。

    2. 应该捕获类似生产的流量，以便重放这些流量，从而在合成工作负载之外模拟真实世界的情况。

  4. 如果使用无服务器或弹性可扩展计算，请测试此扩展对数据库的影响。如果合适，引入连接管理或池技术以降低对数据库的影响。 

    1. RDS 代理可与 Amazon RDS 和 Aurora 结合使用，以管理与数据库的连接。 

    2. DynamoDB 等无服务器数据库没有与之关联的连接，但会考虑预置容量和自动扩展策略来处理负载峰值。

  5. 负载是否可预测，是否会出现负载峰值和不活动时段？

    1. 如果有一段时间处于不活动状态，请考虑在这段时间内缩减预置的容量或实例大小。Aurora Serverless V2 将根据负载自动纵向扩展和缩减。

    2. 对于非生产实例，请考虑在非工作时间暂停或停止这些实例。

  6. 您是否需要根据访问模式和数据特征对数据模型进行分段和拆分？

    1. 考虑使用 AWS DMS 或 AWS SCT 将您的数据移动到其他服务。

实施计划的工作量级别： 

要建立此最佳实践，您必须了解当前的数据特征和指标。收集这些指标，建立基线，然后使用这些指标来确定理想的数据库配置选项，这需要 低 到 中等 工作量。这最好通过负载测试和实验来验证。

资源

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