大数据技术---云数据库

一、云数据库概述

云计算：通过网络以服务的方式为用户提供非常廉价的IT资源。
元计算的八大优势：
（1）按需服务
（2）随时服务
（3）通用性：满足各种不同的用户需求
（4）高可靠性：集群中有机器出现故障时，会有一定机制启用备用机器。
（5）极其廉价
（6）超大规模：带宽、CPU、内存、磁盘等资源予取予求。
（7）动态可扩展性
（8）高可用性
云数据库在云环境中提供这样的数据库服务。

腾讯云数据库和自建数据库的比较：

云数据库满足个性化存储需求：
（1）大企业海量数据存储需求
（2）中小企业：低成本数据存储需求
（3）满足企业动态变化的存储需求：企业内部的数据存储需求不是恒定的，调试安装。

二、云数据库产品

微软：SQL Azure，基于关系型数据库构建。

三、云数据库的系统架构

UMP：Unified MySQL Platform，底层本、高性能，开源数据库。
UMP设计原则：
（1）真个系统保持单一的对外访问入口
（2）消除单点故障，保证服务的高可用性
（3）具有良好的可伸缩性，能够动态的增加、减少计算资源
（4）可以实现资源之间的相互隔离：多租户
多租户带来的问题：可能会出现某个用户消耗的资源过多、可能会影响其他用户相关的应用程序执行。
UMP的系统架构：

1、Mnesia：是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；数据库模式可在运行时动态变更。

2、RabbitMQ：工业级的消息队列产品。

3、Zookeeper：高效可靠的协调服务，如统一命名服务、状态同步服务、集群管理。
在UMP中发挥的作用，作为全局的配置服务器、提供分布式锁（在集群中选出一个“总管”）、监控各个机器上的MySQL实例（实时监控MySQL实例，发生故障时通知给总管）。

4、LVS：Linux虚拟服务器，是一个虚拟的服务器集群系统。
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。

5、Controller服务器：UMP集群的总管。作用：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。
Controller服务器避免单点故障，设置多个controller服务器，由zookeeper服务器确定一个总管，对外提供服务。

6、Web管理控制台：向用户提供系统管理界面。

7、Proxy服务器：向用户提供访问MySQL数据库的服务，使用MySQL数据库事时下载客户端、连接MySQL服务器。作用：数据路由、分库分表、资源限制、流量统计、日志记录。

8、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的MySQL实例

9、日志分析服务器：对整个日志分析。

10、信息统计服务器

11、愚公系统：数据迁移，系统允许在不停机的情况下，可以实现动态的扩容、缩容、迁移。

UMP系统功能：
1、容灾
容灾：云数据库必须具备的基础功能，为实现容灾UMP系统会为每个用户创建两个MySQL实例（主库->从库）。
故障时，主从切换过程：controller服务器修改路由表，主库标记为不可用，消息中间件rabbitmq向proxy服务器修改（主库和从库调换）。
主库恢复：主库更新复制从库内容，controller服务器命令从库暂停更新（暂停一段时间，为了防止在主库更新期间从库又写入新的数据）

2、读写分离
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。
SQL语句查询：写操作，直接发送到主库；读操作，被均衡的发送到主库和从库上执行。

3、分库分表
分库分表：UMP支持对用户透明的分库分表。
分库分表时，查询过程：
（1）proxy服务器解析用户SQL语句，提取出重写和分发SQL语句所需要的信息；
（2）对SQL语句进行重写，得到多个针对相应MySQL实例的子语句，分发到对应的MySQL实例上执行；
（3）接收来自各个MySQL实例的SQL语句执行结果合并得到最终结果。

4、资源管理
资源管理：采用资源池机制对所有资源进行管理。

5、资源调度
UMP中三种用户：
（1）小规模用户：多个用户共享一个MySQL实例
（2）中等用户：每个用户独占一个MySQL实例
（3）分库分表用户：占有多个独立的MySQL实例

6、资源隔离

7、数据安全
UMP中的数据安全机制：
（1）SSL数据库连接
（2）提供数据访问 IP 白名单
（3）记录用户操作日志
（4）SQL拦截

四、亚马逊和云计算

亚马逊在三层中都提供了相关的服务。

Amazon AWS平台上的云数据库：

1、SimpleDB：第一个nosql数据库；记录有主键和多个属性组成；可以把数据进行多副本存储，支持高并发读取；更新操作只能对主副本进行，但可以快速传播到其他副本，提供最终一致性；更适合存储小型、碎片化的数据。

2、DynamoDB：提供一致性读的功能；根据主键去操作记录不允许进行批量更新；全部采取固态盘存储。

3、RDS：关系型数据库，建立3TB数据，带3万个DB实例

Amazon AWS架构：

1、全球基础设施
区域：共16个region，每个region包含数个可用区available zone组成，全球目前有50多个边缘节点edge locations（内容分发，加快对网络资源的访问速度）。
2、网络
提供直连服务，方式和亚马逊连接。
3、计算
EC2，弹性计算云；ELB，提供负载均衡器（多个EC2）。
4、存储
S3，简单对象存储服务；EBS，弹性块存储服务专门针对EC2虚拟机设置；Glacier，存储较少使用的数据。

Amazon AWS产品分类：
1、计算类
（1）弹性计算云EC2：提供了云端的虚拟机。
（2）弹性Map Reduce：在云环境中部署Hadoop mapreduce环境，通过EC2虚拟机动态执行mapreduce计算任务。
2、存储类
（1）弹性块存储EBS
（2）简单消息存储SQS
（3）Blob对象存储S3
（4）nosql数据库
（5）关系数据库RDS

EC2：云上虚拟机，允许用户根据需求动态调整运行的实例类型和数量，实现按需付费。
EC2存储：EC2本地存储是实例自带的磁盘空间，但不是持久的；为了解决本地存储不可靠的问题，推出了EBS；EBS通过卷来组织数据，每个卷只能挂载到一个EC2实例；EBS和用户账号绑定的。

EBS和Amazon S3的区别：

五、微软云数据库SQL Azure

SQL Azure：可以实现数据的冗余备份。

SQL Azure四个部分：
1、SQL server实例
2、全局分区管理器
3、协议网关
4、分布式基础组件