AWS RDS

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Amazon RDS (关系型数据库服务)

第一章：RDS 基础与架构

Amazon RDS 是一种托管的关系型数据库服务，负责备份、软件补丁、自动错误检测和恢复。

  • DB 实例限制：每个账号默认最多可拥有 40 个 RDS 实例。
  • 基本单位：DB Instance 是云中隔离的数据库环境。
  • DB 引擎支持：Aurora, MySQL, MariaDB, PostgreSQL, Oracle, Microsoft SQL Server。
  • 自动迁移：支持通过控制台利用 AWS DMS 将 EC2 上的自建数据库自动迁移至 RDS。

第二章：数据库引擎细节与限制

1. MySQL / MariaDB

  • 存储引擎：推荐使用 InnoDB（它是唯一支持崩溃恢复的引擎，是 RDS 的强制要求）。
  • 表数量限制：对于 MySQL，若使用 PIOPS 或通用存储且容量 >= 200 GiB，限制为 10,000 张表；若容量 < 200 GiB，限制为 1,000 张表。
  • 安全特性：支持 validate_password 插件强制执行密码策略。

2. Microsoft SQL Server

  • 许可模式：支持“包含许可 (License Included)”和“自带许可 (BYOL)”。
  • 数据库限制：单个实例支持的数据库数量取决于实例类和可用模式（如 Single-AZ, Multi-AZ DBM/AG），范围从 30 到 100 个不等。

3. Oracle

  • 架构支持：支持多租户架构（CDB/PDB）。
  • 标识符：使用 ORACLE_SID 进行连接。
  • 安全集成：支持通过 AWS Secrets Manager 管理主用户密码。

第三章：存储与自动扩展

1. 存储类型

  • 通用型 SSD (gp2/gp3)：适用于大多数数据库工作负载。
  • 预置 IOPS SSD (io1)：专为 OLTP 业务设计。MySQL/MariaDB/Postgres/Oracle 支持最高 80,000 IOPS，SQL Server 支持最高 64,000 IOPS。
  • 磁性存储 (Magnetic)：传统类型，不支持弹性卷，最大 3 TiB 且限 1,000 IOPS。

2. 存储自动扩展 (Storage Auto Scaling)

  • 机制：在无停机的情况下，根据工作负载增长自动增加存储容量。
  • 限制：SQL Server 在使用磁性存储时不支持此功能。

第四章：高可用性 (Multi-AZ) 深度解析

Multi-AZ 是 RDS 的灾难恢复（DR）解决方案。

  • 同步复制：主实例数据实时同步到不同 AZ 的备用实例（Standby）。
  • 故障转移触发条件：
    1. 可用区 (AZ) 停机。
    2. 主实例发生故障。
    3. 更改了实例规格（Instance Class）。
    4. 操作系统进行软件补丁维护。
    5. 用户手动启动重启（带故障转移选项）。
  • 故障转移机制 (Failover Mechanism)：
    RDS 的故障转移是自动处理的，无需人工干预。当主实例发生故障时，Amazon RDS 会自动将实例的 规范名称记录 (CNAME) 指向备用实例，随后备用实例被提升为新的主实例。这种机制允许应用程序在尽量短的时间内恢复数据库操作。
  • 性能注意：备份操作会在备用实例上运行，以消除主实例的 I/O 停顿。

第五章：只读副本 (Read Replicas)

只读副本用于扩展读取性能。

  • 异步复制：从主实例异步同步数据。
  • 扩展能力：最多支持 5 个只读副本。
  • 跨区域能力：支持跨区域只读副本，用于降低全球延迟。
  • 备份要求：创建只读副本前，主实例必须开启自动备份（保留期 > 0）。
  • 引擎差异：PostgreSQL 使用物理复制；MySQL 和 MariaDB 使用逻辑复制。
  • 提升功能：可以将只读副本提升为独立的单实例数据库。

第六章：备份与恢复

  • 自动备份 (Automated Backups)：
    • 捕获整个实例的快照和事务日志。
    • 保留期：0（关闭）到 35 天。
    • 删除实例时，自动备份会被一并删除，除非手动选择保留。
  • 手动快照 (DB Snapshots)：
    • 由用户触发，存储在 S3。
    • 即使删除 DB 实例，手动快照也会永久保留。
  • 恢复逻辑：恢复操作总是创建一个带有新终端节点（Endpoint）的新 DB 实例。

第七章：安全性与连接

  • IAM 数据库身份验证：适用于 MySQL 和 PostgreSQL，使用 IAM 角色/用户生成的临时令牌登录，无需在应用中存储密码。
  • 加密：使用 AWS KMS 密钥。无法在现有的未加密实例上直接开启加密，必须通过“快照 -> 拷贝并加密快照 -> 还原”来转换。
  • SSL/TLS：支持加密客户端与数据库之间的传输数据。
  • RDS Proxy：
    • 建立连接池以减少 CPU/内存开销。
    • 将故障转移时间缩短约 66%。
    • 增加安全性（支持 Secrets Manager 集成）。

第八章：高级部署与集成

  • Blue/Green 部署：创建一个绿色（Staging）环境镜像生产环境，用于安全地测试变更（如引擎升级）。支持存储初始化以缓解“懒加载”导致的性能抖动。
  • Zero-ETL 集成：支持将数据从 RDS (PostgreSQL/Oracle) 自动同步到 Amazon Redshift 进行分析，无需构建复杂的 ETL 流。
  • 增强监控 (Enhanced Monitoring)：
    • CloudWatch：从 Hypervisor 层获取指标（如 CPU）。
    • 增强监控：通过实例上的 Agent 获取 OS 层的指标（如各进程的 IOPS、延迟、队列深度）。

第九章：最佳实践总结

  • DNS TTL：如果应用缓存了 DNS，务必将 TTL 设置为少于 30 秒，否则故障转移后应用可能仍尝试连接旧 IP。
  • 性能排查：使用 Performance Insights 可视化分析 SQL 查询导致的等待时间。
  • 实例维护：数据库状态显示为 maintenance 时，表示正在应用计划内的系统更新。
  • 存储预警：务必设置 CloudWatch 报警监控存储空间，避免进入 storage-full 这一关键状态。