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阿里云——云存储与数据库服务

news 2025/8/28 11:29:37

云存储与数据库服务

数据是数字时代的新石油，而存储与数据库服务就是保存和提炼这些石油的“油库与炼油厂”。阿里云提供了从对象、块、文件存储到关系型、NoSQL、数据仓库的全方位数据服务。本章将帮你构建一套清晰的数据存储选型框架，并掌握核心服务的使用。

5.1 对象存储（OSS）：海量非结构化数据的家

对象存储（OSS, Object Storage Service） 是一种海量、安全、高可靠、低成本的云存储服务，适合存放任意类型的非结构化数据，如图片、视频、文档、备份、日志文件等。

核心概念：

存储空间（Bucket）：文件的命名空间，相当于顶层文件夹。名字全局唯一。
对象（Object）：OSS存储的基本单元，即一个个文件。由Key（文件名）、Data（数据本身）和MetaData（元信息）组成。
地域（Region）：Bucket创建时需选择地域，数据默认存储在该地域。
访问域名（Endpoint）：访问Bucket的网络地址。

核心特性与适用场景：

无限容量与高持久性：设计耐久性高达99.9999999999%(12个9)，无需担心数据丢失。适用于备份归档、静态资源存储。
高并发与带宽：支持海量客户端同时读写，无需担心带宽瓶颈。适用于用户上传内容（UGC）、图片视频分享网站。
低成本分级存储：提供标准、低频访问（IA）、归档、冷归档四种存储类型，价格逐级递减，访问速度也逐级变慢。可根据数据访问频率选择，优化成本。
- 标准：热数据，频繁访问。
- 低频IA：数据较少访问，但需要实时读取。
- 归档/冷归档：冷数据，基本不访问，读取需要先解冻（耗时几分钟到小时级），适合合规性存储、长期备份。

OSS的核心价值在于解耦。将应用中的静态资源（JS/CSS/图片）分离到OSS，并通过CDN加速，能极大减轻Web/App服务器的负载，提升全球访问速度，是现代化应用架构的标配。

5.2 块存储与文件存储：为ECS提供持久化存储

块存储和文件存储为计算服务提供块级和文件级的持久化存储。

块存储（Block Storage）：
- 是什么：一种裸磁盘空间，需要挂载到ECS实例后，由实例的操作系统进行分区、格式化（如ext4, NTFS）后才能使用。
- 特点：低延迟、高性能、可随机读写。一块云盘只能挂载到同一可用区的一台ECS实例上。
- 类型：
  - ESSD：基于NVMe SSD，性能极强（最高100万IOPS），适用于核心业务、高性能数据库。
  - SSD云盘：高性能SSD盘，性价比高，适用于一般业务系统。
  - 高效云盘：基于SATA HDD，适合中小型数据库、开发测试环境。
- 用途：为ECS实例提供系统盘和数据盘，存放需要直接读写磁盘块的应用，如数据库。
文件存储（NAS, Network Attached Storage）：
- 是什么：一种可共享的、支持多种协议（NFS/SMB）的文件存储服务。像一个共享网络文件夹。
- 特点：多个ECS实例（甚至跨可用区）可以同时读写同一份文件。容量弹性伸缩，无需预置。
- 用途：内容管理、共享工作目录、日志共享等需要多实例共享访问同一文件集的场景。例如，Web集群共享用户上传目录，容器集群挂载共享配置文件。

特性	块存储 (云盘)	文件存储 (NAS)
访问协议	块设备 (SATA, SCSI, NVMe)	文件协议 (NFS, SMB)
连接性	单ECS实例（同可用区）	多ECS实例/容器（同VPC）
典型用例	数据库、操作系统	共享目录、CI/CD共享、企业文件共享

5.3 数据库选型指南：关系型 vs NoSQL vs 数据仓库

数据库是应用的核心，选型失误将带来巨大的后期改造成本。以下是三大类数据库的选型框架：

关系型数据库 (RDS)：
- 数据模型：基于表格，结构固定，遵循Schema。
- 查询语言：SQL。
- 优势：事务ACID特性（原子性、一致性、隔离性、持久性）、强一致性、强大的联表查询。
- 场景：需要强一致性事务的核心业务系统，如订单、交易、用户账户管理系统。
NoSQL 数据库：
- 数据模型：非表格，结构灵活。
- 查询语言：非SQL，各有自己的API。
- 优势：高性能、高扩展性、灵活的数据模型。
- 分类与场景：
  - 键值存储 (Key-Value)：如 Redis。缓存、会话存储、排行榜。
  - 文档存储 (Document)：如 MongoDB。内容管理系统(CMS)、产品目录、用户配置文件。
  - 列式存储 (Wide-Column)：如 HBase。物联网(IoT)、时序数据。
  - 搜索存储 (Search)：如 Elasticsearch。日志分析、全文搜索。
数据仓库 (Data Warehouse)：
- 代表：MaxCompute, AnalyticDB (ADB)。
- 特点：专为复杂分析查询（OLAP）设计，海量数据（PB级）处理能力。
- 场景：商业智能(BI)报表、数据分析和挖掘。

现代应用往往是多模数据库（Multi-Model） 架构。不要试图用一个数据库解决所有问题。例如，核心交易用RDS，缓存用Redis，全文检索用Elasticsearch，海量分析用MaxCompute。

5.4 云原生数据库：RDS (MySQL) 核心功能

阿里云关系型数据库服务（RDS）是一种稳定可靠、可弹性伸缩的在线数据库服务。它免去了数据库安装、硬件投入、故障恢复等复杂操作。

以最常用的RDS MySQL为例，其核心优势远超一台自建MySQLECS实例：

高可用性：默认提供主备架构（一主一备，跨可用区部署），自动故障切换，业务无感知。
读写分离：只需一键开启，即可自动创建一个或多个只读实例，通过一个独享的读写分离地址，自动将写请求发往主实例，读请求发往只读实例，轻松应对高并发读场景。
自动备份：支持数据备份和日志备份，可设置备份策略，并支持按时间点恢复（恢复到任意秒级）。
性能优化：提供参数优化建议、SQL审计和优化、慢查询分析等功能。
白屏化管理：监控告警、账号管理、数据库升降配、版本升级等操作均可在线完成，极大简化DBA工作。

5.5 NoSQL之王：Redis版与MongoDB版的应用场景

阿里云提供了完全兼容开源协议的托管式NoSQL服务，让你无需管理数据库服务器。

Tair/Redis版：
- 场景：缓存（降低数据库压力，提升响应速度）、会话存储（分布式Session）、排行榜、秒杀。
- 阿里云增强：提供持久内存机型（性价比极高）、集群版（海量数据与高性能）、读写分离版（超高读性能）。
MongoDB版：
- 场景：内容管理系统、游戏用户档案、物联网（存储设备状态信息）。
- 阿里云增强：提供三节点副本集（默认高可用）和分片集群（水平扩展）架构。

实战演练：构建一个读写分离的Web应用（ECS + RDS + OSS）

让我们综合本章知识，构建一个比第一章更健壮、性能更高的Web应用。

目标：

Web服务器（ECS）无状态，便于水平扩展。
用户上传的图片、附件等静态资源存入OSS，减轻服务器负载。
数据库使用RDS，并配置读写分离，提升读性能。
通过SLB对外提供服务，实现高可用。

步骤一：创建RDS MySQL实例并初始化

在RDS控制台创建MySQL实例。
网络类型：选择之前创建的prod-vpc和data-vswitch-zonec（数据层子网）。
系列：选择高可用版（一主一备）。
设置数据库管理员账号和密码。
创建成功后，在“数据库连接”中申请内外网连接地址（内网地址用于ECS访问，外网地址用于本地临时管理）。
通过DMS或MySQL客户端登录，创建一个名为web_db的数据库。

步骤二：创建OSS Bucket

在OSS控制台创建一个Bucket，例如web-app-static-<你的账号ID>。
地域：选择与ECS/RDS相同的地域。
存储类型：标准。
读写权限：私有（推荐，用户通过API签名或临时Token访问，更安全）。

步骤三：部署并配置Web应用

创建一台ECS实例，部署在web-vswitch-zonea中。
在Web应用（如WordPress）的配置文件中（如wp-config.php），修改数据库连接设置：
- 数据库主机：填写RDS实例的内网地址（至关重要！通过内网访问，延迟低且免费）。
- 使用之前创建的数据库名、用户名和密码。
安装并配置OSS的WordPress插件，将媒体库的上传目标设置为你的OSS Bucket。并在插件中配置具有OSS访问权限的RAM角色的AccessKey（参考第2章实战）。

步骤四：配置RDS读写分离

在RDS控制台，目标实例的“数据库代理”中，开通数据库代理功能。
创建一个读写分离地址。该地址会自动实现读写分离。
在Web应用中，配置两个数据库连接：
- 写连接：指向RDS主实例的内网地址（用于写操作）。
- 读连接：指向RDS的读写分离地址（用于读操作）。
- （许多现代框架，如Laravel，已支持在配置中直接定义读/写连接。）

步骤五：通过SLB访问