什么是DynamoDB

Amazon DynamoDB分布式NoSQL数据库服务,支持动态扩展,性能可靠

DynamoDB基本概念

DynamoDB的组成

• 表：表示用来存储DynamoDB数据，它类似于关系型数据库的“表”
• 项目：表中可以有0 到 N（N > 0）个项目，它类似于关系型数据库的“行”，在DynamoDB中，项目数量是没有限制的。
• 属性：多个属性组成了一个项目，它类似于关系型数据库中的“字段”。DynamoDB中表除了主键外都是无架构的，因此在项目里可以有不同的属性、大小、数据类型

DynamoDB主键

DynamoDB中使用主键标识唯一的项目，在创建表时必须指定主键。DynamoDB主键支持两种类型

• 单个分区键组成的主键：由一个分区键属性组成，他标识了唯一的项目，同时也觉得项目存储到哪个分区。DynamoDB根据内部散列函数计算分区键的值，其结果用来决定将项目存储到哪个分区。
• 分区键 + 排序键：在单个分区键基础上加上排序键，由这两个属性组成复合主键。同样，分区键决定项目存储到哪个分区，排序键决定在同一个分区内相同分区键的项目的排列顺序。  

DynamoDB流

DynamoDB流可以捕获表中的数据修改事件，这些事件以发生的顺序写入到流中。流有生命周期，从计入到结束一共有24小时，到期后将从流中自动删除。

以下几个事件将触发流的产生

• 向表添加新项目时，此时流会捕获整个项目即所有属性
• 更新项目时，此时流将波或项目中已修改的属性
• 删除项目时，流在项目被删除前捕获

DynamoDB二级索引

DynamoDB提供了本地二级索引和全局二级索引，二者有一定的差异。

DynamoDB读写限制

在创建表时需指定表的读取、写入的吞吐量。在生产环境中如果实际吞吐量超过了当前为DynamoDB设置的吞吐量，在经过重试后(如果DynamoDB Client设置了重试机制)最终将会抛出异常。

• 读取吞吐量单位：读取吞吐量取决于项目的大小以及是需要最终一致性还是强一致性
  最终一致性的读取容量单位 = 2次4KB项目读 / 秒
  强一致性的读取容量单位 = 1次4KB读 / 秒
  如果一次读取大于4KB的项目，DynamoDB要消耗额外的读取容量单位。
• 写入吞吐量单位：写入容量单位取决于写入项目的大小。
  一个写入容量单位 = 1次最多1KB的项目写入 / 秒
  如果需要写入大于1KB的项目，DynamoDB需要消耗额外的写入容量单位。
• 其他限制：DynamoDB规定一个项目大小上限为400KB，如果项目的大小超过了这个限制将会消耗更多的容量单位。

一旦超过DynamoDB的限制，那么请求会被限制，这种错误在程序中是无法自动恢复的，因此需要合理设置吞吐量和一个项目大小。

DynamoDB吞吐量预置值计算

吞吐量在创建表时候可以指定，在运行中的线上业务也可以通过DynamoDB后台可视化界面或提供的API动态调整。API方式相对来说非常灵活。注意：DynamoDB每天每个表仅允许向下调整4次，向上调整无限制。

这个预置值有一套计算方式，如果您的业务读写量可预估那么请参考下面公式

• 强一致性读取容量计算：向上取整(项目大小 / 4KB) * 预计每秒读取个数
  比如：强一致性读要求，一个项目大小为3KB,期望每秒读80个项目。
  3KB / 4KB = 0.75 ,向上取整后 = 1
  1 * 80 = 80个读取容量单位
• 最终一致性读取容量计算：与强一致性读取容量计算方式一样，在最终结果上 * 2
• 写入容量计算：向上取整(项目大小 / 1KB) * 预计每秒写入个数
  比如：项目大小为512字节，期望打到每秒写入100个项目。
  512字节 / 1KB = 0.5 向上取整 = 1
  1 * 100 = 100个写入容量单位

DynamoDB分区

初始分区数计算

在数据存储时，DynamoDB会将表的项目划分至多个分区，并由SSD支撑。数据的分布主要是根据分区值决定。

DynamoDB服务全权负责分区的管理，包括起始表分区个数、分区拆分。

首先我们需要知道，在DynamoDB中一个分区大约可保存10GB的数据，最多支持每秒3000个读请求和每秒1000个写请求。

在创建一个表时，会根据预置的读写吞吐量初始化表分区个数，计算公式如下：

初始化分区个数 = 向上取整( (读取预设吞吐量 / 3000) + (写入预设吞吐量 / 1000)  )

比如：读取预设5000，写入预设2000,那么套用公式（5000 / 3000） + (2000 / 1000) = 3.6667 向上取整后 = 4个分区数

那么每个分区的可以支持5000 / 4 = 1250个读和(2000 / 4) = 500个写

分区拆分

DynamoDB是可以动态扩容的，吞吐量也可以保证。但这些都是基于它的分区设计。

分区拆分方式

既然是DynamoDB全权负责分区管理，那么分区拆分的时机和方式由DynamoDB决定。当必要的时候DynadmoDB会自动拆分现有的分区，以提供更多的分区以支持吞吐量。我们首先了解拆分的方式

1. 图中第1步，DynamoDB会分配两个新分区
2. 图中第2步，DynamoDB将原分区数据均匀分配到新分区
3. 图中第3步，DynamoDB不再给原分区分配数据

分区拆分触发条件

上面提到，“在DynamoDB中一个分区大约可保存10GB的数据，最多支持每秒3000个读请求和每秒1000个写请求”

那么分区触发条件也是围绕着分区实际存储量和读写来触发的。

• 预置吞吐量增加：如果当前分区表不能满足新的预置吞吐量时，DynamoDB会将当前的分区数量扩充一倍
  
  

  图中表示的是，起初表分配了4个分区（读取预设5000，写入预设2000,那么套用公式（5000 / 3000） + (2000 / 1000) = 3.6667 向上取整后 = 4个分区数）
  每个分区有1250个读取单元和500个写入单元，此时将读容量从5000调整到8000时，此时4个分区不能满足了，DynamoDB将分区数翻倍 4 * 2 = 8个分区，因此每个分区酱油1000个读取单元和250个写入单元

• 存储要求增加：如果某个分区数据超过了限制的10G,DynamoDB将把这个分区拆成两个，并且数据平均分配到新的两个分区中。造成某个分区超过限制10G的原因有很多，其中比较常见的就是分区键散列度不够，导致数据偏移到某一个分区。
  
  

  如图，红框分区填满数据后,DynamoDB将把这个分区拆出两个新分区，在拆之前，总容量上限为8个分区 * 10GB容量 = 80GB，拆后总容量上限为9个分区 * 10GB容量 = 90GB
  注意：这种从分区拆出的两个分区只会共享原分区的读写吞吐量。举个例子：
  5000读和2000写，DynamoDB此时创建4个分区，每个分区读写容量为
  5000 / 4 = 1250读取容量
  2000 / 4 = 500 写入容量
  假设其中一个分区即将满10G，DynamoDB会将这个分区拆出两个分区，此时这个表共有5个分区，他们的写入容量分别为
  其中3个分区读写容量依然是1250读取容量和500写入容量，被拆出的两个分区读写为1250 / 2 = 625读取和500 / 2 = 250写入

参考：https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/amazondynamodb/latest/developerguide/Introduction.html