آشنایی با پایگاه ‌داده‌های Amazon، ویژگی‌ها، کاربردها و معماری

انواع پایگاه‌داده‌های Amazon

AWS پایگاه‌داده‌های متعددی ارائه می‌دهد که هر کدام برای موارد استفاده خاص بهینه شده‌اند:

Amazon RDS

سرویس پایگاه داده رابطه‌ای آمازون (Amazon RDS) یک سرویس کاملا مدیریت‌شده برای پایگاه‌های داده رابطه‌ای است که توسط سرویس‌های وب آمازون (AWS) ارائه می‌شود و به منظور تسهیل راه‌اندازی، بهره‌برداری و مقیاس‌بندی پایگاه‌های داده رابطه‌ای در فضای ابری طراحی شده است. این سرویس، بار عملیاتی وظایف مدیریت پایگاه داده مانند تهیه سخت‌افزار، نصب پایگاه داده، به‌روزرسانی‌ها و پشتیبان‌گیری‌ها را کاهش می‌دهد و به کاربران اجازه می‌دهد تا بر روی برنامه‌های خود تمرکز کنند. یکی از مزایای کلیدی Amazon RDS، قابلیت مقیاس‌پذیری آن است. کاربران می‌توانند به راحتی منابع محاسباتی (CPU و حافظه) و ظرفیت ذخیره‌سازی را با چند کلیک یا فراخوانی API مقیاس‌بندی کنند و به پایگاه‌های داده خود اجازه دهند تا با افزایش تقاضای برنامه به طور یکپارچه رشد کنند. RDS همچنین پشتیبان‌گیری‌های خودکار را ارائه می‌دهد که می‌توان آن‌ها را با دوره‌های نگهداری مشخص پیکربندی کرد و امکان بازیابی در نقطه زمانی معین را فراهم می‌کند، که یک مکانیسم قوی برای حفاظت از داده‌ها ارائه می‌دهد. در دسترس بودن بالا یکی دیگر از ویژگی‌های مهم است، با گزینه‌های استقرار Multi-AZ که یک نمونه آماده به کار را در یک منطقه در دسترس‌پذیری متفاوت تهیه می‌کند و از خرابی خودکار در صورت بروز نقص در نمونه اصلی اطمینان حاصل می‌کند. علاوه بر این، Amazon RDS به طور یکپارچه با سایر سرویس‌های AWS مانند Amazon VPC برای جداسازی شبکه، AWS KMS برای رمزگذاری در حالت استراحت و AWS IAM برای کنترل دسترسی ادغام می‌شود. همچنین ابزارهای نظارت بر عملکرد را از طریق Amazon CloudWatch ارائه می‌دهد و بینش‌هایی را در مورد معیارهای پایگاه داده ارائه می‌دهد و امکان تشخیص و رفع فعالانه مشکلات را فراهم می‌کند. امنیت یک نگرانی اساسی است و RDS ویژگی‌هایی مانند رمزگذاری در حین انتقال با استفاده از SSL و ادغام با AWS Security Hub و AWS Trusted Advisor را برای کمک به کاربران در حفظ یک محیط پایگاه داده امن ارائه می‌دهد. با ارائه یک سرویس مدیریت‌شده با طیف وسیعی از گزینه‌های موتور، ویژگی‌های مقیاس‌پذیری، در دسترس بودن بالا و امنیت قوی، Amazon RDS توسعه‌دهندگان و مدیران پایگاه داده را قادر می‌سازد تا پایگاه‌های داده رابطه‌ای را به طور کارآمد و مقرون‌به‌صرفه در فضای ابری AWS بسازند و اجرا کنند.

Amazon Aurora

Amazon Aurora یک سرویس پایگاه داده رابطه‌ای کاملاً مدیریت‌شده است که به طور خاص برای ابر ساخته شده است. این سرویس با هدف ارائه عملکرد و در دسترس بودن پایگاه‌های داده تجاری با سادگی و مقرون‌به‌صرفگی پایگاه‌های داده متن‌باز طراحی شده است. Aurora با دو موتور پایگاه داده محبوب، MySQL و PostgreSQL، سازگار است و به کاربران این امکان را می‌دهد تا به راحتی برنامه‌های موجود خود را به Aurora منتقل کنند بدون نیاز به تغییرات عمده در کد. سازگاری با این موتورها همچنین به این معنی است که کاربران می‌توانند از همان ابزارها، درایورها و برنامه‌هایی که قبلاً با آن‌ها آشنا هستند، استفاده کنند. یکی از ویژگی‌های برجسته Amazon Aurora، معماری ذخیره‌سازی توزیع‌شده و تحمل‌پذیر به خطای آن است. داده‌ها در چندین منطقه در دسترس‌پذیری (Availability Zones) کپی می‌شوند و به طور خودکار و افزایشی پشتیبان‌گیری می‌شوند. این معماری به Aurora اجازه می‌دهد تا در صورت بروز خرابی در یک منطقه در دسترس‌پذیری، به طور خودکار به منطقه دیگر منتقل شود و در نتیجه، در دسترس بودن بسیار بالایی را تضمین کند. علاوه بر این، Aurora عملکرد بسیار بهتری نسبت به پایگاه‌های داده MySQL و PostgreSQL استاندارد ارائه می‌دهد، اغلب تا پنج برابر توان عملیاتی MySQL و تا سه برابر توان عملیاتی PostgreSQL را فراهم می‌کند، بدون نیاز به تغییر در بیشتر برنامه‌ها.

مقیاس‌پذیری یکی دیگر از مزایای کلیدی Aurora است. کاربران می‌توانند به راحتی ظرفیت ذخیره‌سازی خود را بدون هیچ گونه downtime افزایش دهند و منابع محاسباتی را با استفاده از کنسول AWS یا APIها مقیاس‌بندی کنند. Aurora همچنین دارای قابلیت Auto Scaling برای ظرفیت است، که به طور خودکار ظرفیت پایگاه داده را بر اساس نیازهای برنامه تنظیم می‌کند. امنیت نیز در Aurora از اهمیت بالایی برخوردار است و این سرویس امکان رمزگذاری داده‌ها در حالت استراحت و در حین انتقال، ادغام با AWS IAM برای کنترل دسترسی و ممیزی را فراهم می‌کند. با ترکیب عملکرد بالا، مقیاس‌پذیری، در دسترس بودن بالا و سازگاری با موتورهای محبوب، Amazon Aurora یک گزینه جذاب برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌های کاربردی رابطه‌ای در فضای ابری AWS محسوب می‌شود.

Amazon DynamoDB

آمازون دایانمو‌دی‌بی (Amazon DynamoDB) یک پایگاه داده NoSQL کاملا مدیریت‌شده با ساختار کلید-مقدار و سند است که عملکردی با تأخیر تک‌رقمی میلی‌ثانیه را در هر مقیاسی ارائه می‌دهد. این یک پایگاه داده بدون سرور است، به این معنی که AWS تمام مدیریت زیرساخت‌های زیربنایی، از جمله تهیه سرور، به‌روزرسانی‌ها و پشتیبان‌گیری‌ها را بر عهده می‌گیرد و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا صرفاً بر ساخت برنامه‌های مقیاس‌پذیر و با عملکرد بالا تمرکز کنند. دایانمو‌دی‌بی برای برنامه‌هایی طراحی شده است که به عملکرد پایدار و با تأخیر کم برای حجم زیادی از داده‌ها و حجم کاری با ترافیک بالا نیاز دارند. مدل داده انعطاف‌پذیر آن از ساختارهای کلید-مقدار و مبتنی بر سند پشتیبانی می‌کند و توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازد تا داده‌ها را به روشی ذخیره و پرس و جو کنند که به بهترین وجه با نیازهای برنامه آن‌ها مطابقت داشته باشد.یکی از نقاط قوت اصلی دایانمو‌دی‌بی، قابلیت‌های مقیاس‌بندی خودکار آن است. این سرویس می‌تواند بدون هیچ گونه مداخله دستی، توان عملیاتی و ظرفیت ذخیره‌سازی خود را بر اساس حجم کاری برنامه به طور یکپارچه افزایش یا کاهش دهد. این انعطاف‌پذیری تضمین می‌کند که برنامه‌ها می‌توانند از پس افزایش ناگهانی ترافیک بدون کاهش عملکرد برآیند. دایانمو‌دی‌بی همچنین تحمل خطا و در دسترس بودن بالا را به صورت داخلی ارائه می‌دهد و داده‌ها را در چندین منطقه در دسترس‌پذیری کپی می‌کند تا دوام و پایداری را فراهم کند. داده‌های ذخیره شده در دایانمو‌دی‌بی به طور خودکار در حالت استراحت رمزگذاری می‌شوند و امنیت را بیشتر افزایش می‌دهند.

دایانمو‌دی‌بی چندین ویژگی برای پشتیبانی از الگوهای دسترسی مختلف ارائه می‌دهد. این سرویس کلیدهای اصلی را برای جستجوهای کارآمد مبتنی بر کلید و فهرست‌های ثانویه (هم سراسری و هم محلی) را برای فعال کردن پرس و جوی داده‌ها بر اساس ویژگی‌های غیر از کلید اصلی ارائه می‌دهد. دایانمو‌دی‌بی استریمز (DynamoDB Streams) یک توالی زمانی مرتب از تغییرات سطح آیتم در هر جدول دایانمو‌دی‌بی را ثبت می‌کند و اطلاعات را به طور پایدار تا 24 ساعت ذخیره می‌کند، که می‌تواند برای ساخت خطوط لوله پردازش داده‌های بلادرنگ استفاده شود. علاوه بر این، شتاب‌دهنده دایانمو‌دی‌بی (DAX) یک سرویس حافظه پنهان درون حافظه است که می‌تواند عملکرد خواندن را برای حجم کاری سنگین خواندن تا یک مرتبه بزرگی بهبود بخشد. ماهیت بدون سرور، مقیاس‌بندی خودکار، عملکرد بالا و مدل داده انعطاف‌پذیر آن، آمازون دایانمو‌دی‌بی را به یک انتخاب محبوب برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌ها، از جمله بک‌اند وب و موبایل، بازی، فناوری تبلیغات و اینترنت اشیا تبدیل کرده است.

Amazon Redshift

آمازون ردشیفت (Amazon Redshift) یک سرویس انبار داده کاملاً مدیریت‌شده در مقیاس پتابایت در فضای ابری است. این سرویس که برای برنامه‌های کاربردی تحلیلی با عملکرد بالا و هوش تجاری طراحی شده است، کاربران را قادر می‌سازد تا پرس و جوهای تحلیلی پیچیده را بر روی مجموعه‌های داده وسیع با سرعتی بسیار بیشتر از انبارهای داده سنتی اجرا کنند. ردشیفت از معماری پردازش موازی انبوه (MPP) برای توزیع اجرای پرس و جو در چندین گره استفاده می‌کند و امکان پردازش کارآمد حجم زیادی از داده‌های ساختاریافته و نیمه‌ساختاریافته را فراهم می‌آورد. این سرویس از SQL استاندارد پشتیبانی می‌کند و به طور یکپارچه با طیف گسترده‌ای از ابزارهای هوش تجاری و تجسم داده ادغام می‌شود، و آن را به یک جزء اصلی برای بسیاری از سازمان‌های داده‌محور تبدیل می‌کند. یکی از مزایای کلیدی آمازون ردشیفت، مقرون‌به‌صرفه بودن و مقیاس‌پذیری آن است. کاربران می‌توانند با یک انبار داده کوچک شروع کرده و با رشد داده‌هایشان تا پتابایت‌ها داده و هزاران گره محاسباتی مقیاس‌بندی کنند. مدل قیمت‌گذاری پرداخت به میزان مصرف، نیاز به سرمایه‌گذاری‌های اولیه بزرگ را از بین می‌برد و به سازمان‌ها اجازه می‌دهد تا هزینه‌ها را بر اساس استفاده واقعی خود بهینه کنند. ردشیفت همچنین انواع مختلف گره را ارائه می‌دهد که برای حجم‌های کاری مختلف بهینه شده‌اند و به کاربران امکان می‌دهند تا پیکربندی را انتخاب کنند که به بهترین وجه با الزامات عملکرد و هزینه آن‌ها مطابقت داشته باشد. تکنیک‌های پیشرفته فشرده‌سازی داده و ذخیره‌سازی ستونی نیز به کاهش هزینه‌ها و بهبود عملکرد پرس و جو کمک می‌کنند.

امنیت یک جنبه حیاتی در آمازون ردشیفت است و ویژگی‌هایی مانند رمزگذاری در حالت استراحت و در حین انتقال، ادغام با IAM  سرنام AWS Identity and Access Management برای کنترل دسترسی دقیق و جداسازی شبکه از طریق VPC سرنام Amazon Virtual Private Cloud را ارائه می‌دهد. همچنین پشتیبان‌گیری‌های مداوم و قابلیت بازیابی در نقطه زمانی معین را ارائه می‌دهد و از دوام و بازیابی داده‌ها اطمینان حاصل می‌کند. علاوه بر این، ردشیفت با سایر سرویس‌های AWS مانند Amazon S3 برای بارگیری و تخلیه داده‌ها، AWS Glue برای فرآیندهای ETL (استخراج، تبدیل، بارگذاری) و Amazon QuickSight برای هوش تجاری و تجسم داده ادغام می‌شود. ترکیب عملکرد بالا، مقیاس‌پذیری، مقرون‌به‌صرفه بودن و ویژگی‌های امنیتی قوی، آمازون ردشیفت را به یک انتخاب قدرتمند و محبوب برای سازمان‌هایی تبدیل می‌کند که به دنبال تجزیه و تحلیل مجموعه‌های داده بزرگ و کسب بینش‌های تجاری ارزشمند هستند.

Amazon Neptune

آمازون نپتون (Amazon Neptune) یک سرویس پایگاه داده گراف کاملاً مدیریت‌شده است که برای ساخت و اجرای برنامه‌هایی طراحی شده است که با مجموعه‌های داده بسیار مرتبط کار می‌کنند. این سرویس برای ذخیره‌سازی و پرس و جوی داده‌های پیچیده و غنی از روابط بهینه شده است و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا به راحتی در میان نقاط داده پیمایش کرده و ارتباطات بین آن‌ها را تجزیه و تحلیل کنند. نپتون از دو مدل گراف محبوب پشتیبانی می‌کند: گراف ویژگی (از طریق Apache TinkerPop Gremlin) و RDF (چارچوب توصیف منبع) (از طریق SPARQL)، که انعطاف‌پذیری لازم برای انتخاب مدلی که به بهترین وجه با مورد استفاده خاص مطابقت دارد را فراهم می‌کند. این امر آن را برای طیف گسترده‌ای از برنامه‌های کاربردی مانند موتورهای توصیه، تشخیص تقلب، نمودارهای دانش، کشف دارو و تجزیه و تحلیل شبکه مناسب می‌سازد. یکی از مزایای کلیدی آمازون نپتون، عملکرد بالا و مقیاس‌پذیری آن است. این سرویس برای مدیریت میلیاردها رابطه و پرس و جوی گراف با تأخیر کم طراحی شده است. فضای ذخیره‌سازی نپتون با افزایش حجم داده‌های گراف به طور خودکار مقیاس‌بندی می‌شود و برای پیمایش سریع گراف بهینه شده است. این سرویس همچنین در دسترس بودن بالا را با تکثیر خودکار در چندین منطقه در دسترس‌پذیری و پشتیبان‌گیری مداوم ارائه می‌دهد و از دوام و تحمل خطای داده‌ها اطمینان حاصل می‌کند. کاربران می‌توانند به راحتی اندازه نمونه پایگاه داده را برای مدیریت بارهای پرس و جوی مختلف مقیاس‌بندی کنند. نپتون به طور یکپارچه با سایر سرویس‌های AWS مانند Amazon SageMaker برای یادگیری ماشین بر روی داده‌های گراف و Amazon CloudWatch برای نظارت بر معیارهای عملکرد ادغام می‌شود. ماهیت کاملاً مدیریت‌شده، پشتیبانی از چندین مدل گراف، عملکرد بالا، مقیاس‌پذیری و ویژگی‌های امنیتی قوی، آمازون نپتون را به یک انتخاب قدرتمند و همه‌کاره برای سازمان‌هایی تبدیل می‌کند که به دنبال استفاده از قدرت پایگاه‌های داده گراف برای داده‌های مرتبط خود هستند.

Amazon Timestream

آمازون تایم‌استریم (Amazon Timestream) یک سرویس پایگاه داده سری زمانی سریع، مقیاس‌پذیر و بدون سرور است که به طور خاص برای برنامه‌های کاربردی اینترنت اشیا (IoT) و عملیاتی طراحی شده است. این سرویس امکان جمع‌آوری، ذخیره‌سازی و پردازش آسان میلیون‌ها رویداد در ثانیه را فراهم می‌کند، در حالی که با حفظ عملکرد سریع پرس و جو و کاهش هزینه‌ها، مدیریت چرخه عمر داده‌های سری زمانی را بهینه می‌سازد. تایم‌استریم داده‌های اخیر را در حافظه درون حافظه برای دسترسی سریع ذخیره می‌کند و به طور خودکار داده‌های قدیمی‌تر را به لایه‌های ذخیره‌سازی مقرون‌به‌صرفه‌تر منتقل می‌کند، بدون اینکه نیازی به مدیریت دستی لایه‌بندی داده‌ها باشد. این معماری دو لایه، تعادلی بین عملکرد و هزینه برای حفظ داده‌های سری زمانی در طول زمان ایجاد می‌کند. یکی از ویژگی‌های کلیدی تایم‌استریم، قابلیت پرس و جوی قدرتمند آن است. این سرویس از SQL استاندارد با پسوندها و توابع سری زمانی پشتیبانی می‌کند، که به تحلیلگران و توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا به راحتی روندها، الگوها و ناهنجاری‌ها را در داده‌های سری زمانی خود شناسایی کنند. تایم‌استریم به طور خودکار مقیاس‌بندی می‌شود تا حجم داده و نرخ پرس و جوی متغیر را بدون نیاز به مداخله دستی مدیریت کند. همچنین با سایر سرویس‌های AWS مانند AWS IoT Core برای دریافت و پردازش داده‌های IoT، Amazon Kinesis برای پردازش جریان داده و Amazon QuickSight و Grafana برای تجسم داده‌ها به خوبی ادغام می‌شود.

Amazon ElastiCache

آمازون الاستی‌کش (Amazon ElastiCache) یک سرویس کش درون حافظه کاملاً مدیریت‌شده است که در فضای ابری ارائه می‌شود و به منظور بهبود عملکرد و کاهش تأخیر برنامه‌های کاربردی با ذخیره‌سازی داده‌های پرکاربرد در حافظه طراحی شده است. این سرویس با دو موتور کش محبوب سازگار است: Redis و Memcached. الاستی‌کش برای Redis یک کش درون حافظه با ساختار داده پیشرفته (مانند لیست‌ها، مجموعه‌ها و هش‌ها) و ویژگی‌هایی مانند ماندگاری داده، تکثیر و خوشه‌بندی را ارائه می‌دهد که آن را برای موارد استفاده پیچیده‌تر مانند مدیریت سشن، تابلوهای امتیازات و صف‌ها مناسب می‌سازد. در مقابل، الاستی‌کش برای Memcached یک سیستم کش‌زنی توزیع‌شده و چند رشته‌ای است که برای افزایش سرعت برنامه‌های کاربردی با توزیع بار در چندین گره کش طراحی شده و برای موارد استفاده ساده‌تر مانند کش کردن اشیاء و نتایج پایگاه داده مناسب است. یکی از مزایای کلیدی الاستی‌کش، سهولت استفاده و مدیریت آن است. AWS تمام وظایف مربوط به تهیه سخت‌افزار، نصب نرم‌افزار، به‌روزرسانی‌ها، وصله‌ها و پشتیبان‌گیری‌ها را بر عهده می‌گیرد و به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا بر روی ساخت برنامه‌های کاربردی با عملکرد بالا تمرکز کنند. الاستی‌کش به راحتی قابل مقیاس‌بندی است؛ کاربران می‌توانند به سرعت و به آسانی اندازه گره‌های کش را تغییر دهند یا تعداد گره‌ها را در یک خوشه افزایش یا کاهش دهند تا با تغییرات بار کاری برنامه سازگار شوند. این سرویس همچنین قابلیت نظارت و هشدار از طریق Amazon CloudWatch را ارائه می‌دهد که به کاربران امکان می‌دهد عملکرد کش خود را ردیابی کرده و به طور فعالانه مشکلات احتمالی را شناسایی کنند.