阿里云——云存儲與數據庫服務

云存儲與數據庫服務

數據是數字時代的新石油，而存儲與數據庫服務就是保存和提煉這些石油的“油庫與煉油廠”。阿里云提供了從對象、塊、文件存儲到關系型、NoSQL、數據倉庫的全方位數據服務。本章將幫你構建一套清晰的數據存儲選型框架，并掌握核心服務的使用。

5.1 對象存儲（OSS）：海量非結構化數據的家

對象存儲（OSS, Object Storage Service） 是一種海量、安全、高可靠、低成本的云存儲服務，適合存放任意類型的非結構化數據，如圖片、視頻、文檔、備份、日志文件等。

核心概念：

存儲空間（Bucket）：文件的命名空間，相當于頂層文件夾。名字全局唯一。
對象（Object）：OSS存儲的基本單元，即一個個文件。由Key（文件名）、Data（數據本身）和MetaData（元信息）組成。
地域（Region）：Bucket創建時需選擇地域，數據默認存儲在該地域。
訪問域名（Endpoint）：訪問Bucket的網絡地址。

核心特性與適用場景：

無限容量與高持久性：設計耐久性高達99.9999999999%(12個9)，無需擔心數據丟失。適用于備份歸檔、靜態資源存儲。
高并發與帶寬：支持海量客戶端同時讀寫，無需擔心帶寬瓶頸。適用于用戶上傳內容（UGC）、圖片視頻分享網站。
低成本分級存儲：提供標準、低頻訪問（IA）、歸檔、冷歸檔四種存儲類型，價格逐級遞減，訪問速度也逐級變慢。可根據數據訪問頻率選擇，優化成本。
- 標準：熱數據，頻繁訪問。
- 低頻IA：數據較少訪問，但需要實時讀取。
- 歸檔/冷歸檔：冷數據，基本不訪問，讀取需要先解凍（耗時幾分鐘到小時級），適合合規性存儲、長期備份。

OSS的核心價值在于解耦。將應用中的靜態資源（JS/CSS/圖片）分離到OSS，并通過CDN加速，能極大減輕Web/App服務器的負載，提升全球訪問速度，是現代化應用架構的標配。

5.2 塊存儲與文件存儲：為ECS提供持久化存儲

塊存儲和文件存儲為計算服務提供塊級和文件級的持久化存儲。

塊存儲（Block Storage）：
- 是什么：一種裸磁盤空間，需要掛載到ECS實例后，由實例的操作系統進行分區、格式化（如ext4, NTFS）后才能使用。
- 特點：低延遲、高性能、可隨機讀寫。一塊云盤只能掛載到同一可用區的一臺ECS實例上。
- 類型：
  - ESSD：基于NVMe SSD，性能極強（最高100萬IOPS），適用于核心業務、高性能數據庫。
  - SSD云盤：高性能SSD盤，性價比高，適用于一般業務系統。
  - 高效云盤：基于SATA HDD，適合中小型數據庫、開發測試環境。
- 用途：為ECS實例提供系統盤和數據盤，存放需要直接讀寫磁盤塊的應用，如數據庫。
文件存儲（NAS, Network Attached Storage）：
- 是什么：一種可共享的、支持多種協議（NFS/SMB）的文件存儲服務。像一個共享網絡文件夾。
- 特點：多個ECS實例（甚至跨可用區）可以同時讀寫同一份文件。容量彈性伸縮，無需預置。
- 用途：內容管理、共享工作目錄、日志共享等需要多實例共享訪問同一文件集的場景。例如，Web集群共享用戶上傳目錄，容器集群掛載共享配置文件。

特性	塊存儲 (云盤)	文件存儲 (NAS)
訪問協議	塊設備 (SATA, SCSI, NVMe)	文件協議 (NFS, SMB)
連接性	單ECS實例（同可用區）	多ECS實例/容器（同VPC）
典型用例	數據庫、操作系統	共享目錄、CI/CD共享、企業文件共享

5.3 數據庫選型指南：關系型 vs NoSQL vs 數據倉庫

數據庫是應用的核心，選型失誤將帶來巨大的后期改造成本。以下是三大類數據庫的選型框架：

關系型數據庫 (RDS)：
- 數據模型：基于表格，結構固定，遵循Schema。
- 查詢語言：SQL。
- 優勢：事務ACID特性（原子性、一致性、隔離性、持久性）、強一致性、強大的聯表查詢。
- 場景：需要強一致性事務的核心業務系統，如訂單、交易、用戶賬戶管理系統。
NoSQL 數據庫：
- 數據模型：非表格，結構靈活。
- 查詢語言：非SQL，各有自己的API。
- 優勢：高性能、高擴展性、靈活的數據模型。
- 分類與場景：
  - 鍵值存儲 (Key-Value)：如 Redis。緩存、會話存儲、排行榜。
  - 文檔存儲 (Document)：如 MongoDB。內容管理系統(CMS)、產品目錄、用戶配置文件。
  - 列式存儲 (Wide-Column)：如 HBase。物聯網(IoT)、時序數據。
  - 搜索存儲 (Search)：如 Elasticsearch。日志分析、全文搜索。
數據倉庫 (Data Warehouse)：
- 代表：MaxCompute, AnalyticDB (ADB)。
- 特點：專為復雜分析查詢（OLAP）設計，海量數據（PB級）處理能力。
- 場景：商業智能(BI)報表、數據分析和挖掘。

現代應用往往是多模數據庫（Multi-Model） 架構。不要試圖用一個數據庫解決所有問題。例如，核心交易用RDS，緩存用Redis，全文檢索用Elasticsearch，海量分析用MaxCompute。

5.4 云原生數據庫：RDS (MySQL) 核心功能

阿里云關系型數據庫服務（RDS）是一種穩定可靠、可彈性伸縮的在線數據庫服務。它免去了數據庫安裝、硬件投入、故障恢復等復雜操作。

以最常用的RDS MySQL為例，其核心優勢遠超一臺自建MySQLECS實例：

高可用性：默認提供主備架構（一主一備，跨可用區部署），自動故障切換，業務無感知。
讀寫分離：只需一鍵開啟，即可自動創建一個或多個只讀實例，通過一個獨享的讀寫分離地址，自動將寫請求發往主實例，讀請求發往只讀實例，輕松應對高并發讀場景。
自動備份：支持數據備份和日志備份，可設置備份策略，并支持按時間點恢復（恢復到任意秒級）。
性能優化：提供參數優化建議、SQL審計和優化、慢查詢分析等功能。
白屏化管理：監控告警、賬號管理、數據庫升降配、版本升級等操作均可在線完成，極大簡化DBA工作。

5.5 NoSQL之王：Redis版與MongoDB版的應用場景

阿里云提供了完全兼容開源協議的托管式NoSQL服務，讓你無需管理數據庫服務器。

Tair/Redis版：
- 場景：緩存（降低數據庫壓力，提升響應速度）、會話存儲（分布式Session）、排行榜、秒殺。
- 阿里云增強：提供持久內存機型（性價比極高）、集群版（海量數據與高性能）、讀寫分離版（超高讀性能）。
MongoDB版：
- 場景：內容管理系統、游戲用戶檔案、物聯網（存儲設備狀態信息）。
- 阿里云增強：提供三節點副本集（默認高可用）和分片集群（水平擴展）架構。

實戰演練：構建一個讀寫分離的Web應用（ECS + RDS + OSS）

讓我們綜合本章知識，構建一個比第一章更健壯、性能更高的Web應用。

目標：

Web服務器（ECS）無狀態，便于水平擴展。
用戶上傳的圖片、附件等靜態資源存入OSS，減輕服務器負載。
數據庫使用RDS，并配置讀寫分離，提升讀性能。
通過SLB對外提供服務，實現高可用。

步驟一：創建RDS MySQL實例并初始化

在RDS控制臺創建MySQL實例。
網絡類型：選擇之前創建的prod-vpc和data-vswitch-zonec（數據層子網）。
系列：選擇高可用版（一主一備）。
設置數據庫管理員賬號和密碼。
創建成功后，在“數據庫連接”中申請內外網連接地址（內網地址用于ECS訪問，外網地址用于本地臨時管理）。
通過DMS或MySQL客戶端登錄，創建一個名為web_db的數據庫。

步驟二：創建OSS Bucket

在OSS控制臺創建一個Bucket，例如web-app-static-<你的賬號ID>。
地域：選擇與ECS/RDS相同的地域。
存儲類型：標準。
讀寫權限：私有（推薦，用戶通過API簽名或臨時Token訪問，更安全）。

步驟三：部署并配置Web應用

創建一臺ECS實例，部署在web-vswitch-zonea中。
在Web應用（如WordPress）的配置文件中（如wp-config.php），修改數據庫連接設置：
- 數據庫主機：填寫RDS實例的內網地址（至關重要！通過內網訪問，延遲低且免費）。
- 使用之前創建的數據庫名、用戶名和密碼。
安裝并配置OSS的WordPress插件，將媒體庫的上傳目標設置為你的OSS Bucket。并在插件中配置具有OSS訪問權限的RAM角色的AccessKey（參考第2章實戰）。

步驟四：配置RDS讀寫分離

在RDS控制臺，目標實例的“數據庫代理”中，開通數據庫代理功能。
創建一個讀寫分離地址。該地址會自動實現讀寫分離。
在Web應用中，配置兩個數據庫連接：
- 寫連接：指向RDS主實例的內網地址（用于寫操作）。
- 讀連接：指向RDS的讀寫分離地址（用于讀操作）。
- （許多現代框架，如Laravel，已支持在配置中直接定義讀/寫連接。）

步驟五：通過SLB訪問