RDS 关系型数据库

Amazon Relational Database Service (RDS) 提供托管的关系型数据库服务。

核心概念

什么是托管数据库

传统自建 vs RDS 托管：

自建数据库（EC2 上）
├─ 完全控制
├─ 需要手动管理
│   ├─ 安装和配置
│   ├─ 打补丁和升级
│   ├─ 备份和恢复
│   ├─ 故障转移
│   └─ 性能优化
└─ 运维成本高

RDS 托管数据库
├─ AWS 管理基础设施
├─ 自动化运维
│   ├─ 自动备份
│   ├─ 自动打补丁
│   ├─ 自动故障转移
│   ├─ 监控和告警
│   └─ 一键扩容
└─ 专注业务逻辑

RDS 支持的数据库引擎

引擎	版本	特点	适用场景
MySQL	5.7, 8.0	开源、流行	Web 应用、电商
PostgreSQL	12-15	功能强大、扩展性	企业应用、GIS
MariaDB	10.3-10.6	MySQL 分支	MySQL 迁移
Oracle	12c-19c	企业级	核心业务系统
SQL Server	2016-2022	微软生态	.NET 应用
Aurora	MySQL/PG 兼容	AWS 自研、高性能	高并发、云原生

RDS 架构

单可用区部署

┌─────────────────────────────┐
│   Availability Zone A       │
│                             │
│  ┌─────────────────────┐   │
│  │   RDS Instance      │   │
│  │   ┌─────────────┐   │   │
│  │   │  Primary DB │   │   │
│  │   └─────────────┘   │   │
│  │         │           │   │
│  │   ┌─────▼───────┐   │   │
│  │   │  EBS Volume │   │   │
│  │   │  (数据存储)  │   │   │
│  │   └─────────────┘   │   │
│  └─────────────────────┘   │
│                             │
│  ┌─────────────────────┐   │
│  │  Automated Backup   │   │
│  │  (存储到 S3)         │   │
│  └─────────────────────┘   │
└─────────────────────────────┘

特点：

• 成本最低
• 适合开发/测试环境
• 维护期间会停机
• 单点故障风险

多可用区部署（Multi-AZ）

┌────────────────┐          ┌────────────────┐
│   AZ A (主)    │          │   AZ B (备)    │
│                │          │                │
│  ┌──────────┐ │  同步复制  │  ┌──────────┐ │
│  │ Primary  │─┼──────────▶│  │ Standby  │ │
│  │ Instance │ │          │  │ Instance │ │
│  └────┬─────┘ │          │  └──────────┘ │
│       │       │          │                │
│  ┌────▼─────┐│          │  ┌──────────┐ │
│  │   EBS    ││          │  │   EBS    │ │
│  └──────────┘│          │  └──────────┘ │
└────────────────┘          └────────────────┘
         │                          ▲
         │                          │
         │   故障时自动切换（1-2分钟）
         └──────────────────────────┘

高可用机制：

• 同步复制：主库写入后立即复制到备库
• 自动故障转移：主库故障，DNS 自动指向备库
• 零数据丢失：RPO = 0（恢复点目标）
• 最小停机：RTO < 2 分钟（恢复时间目标）

计费：

• 双倍实例成本（主 + 备）
• 存储只计费一次
• 跨可用区数据传输免费

只读副本（Read Replicas）

┌────────────────┐
│  Primary DB    │
│  (读写)         │
└────────┬───────┘
         │ 异步复制
    ┌────┴────┬────────┬────────┐
    │         │        │        │
┌───▼───┐ ┌──▼───┐ ┌──▼───┐ ┌──▼───┐
│ Read  │ │ Read │ │ Read │ │ Read │
│Replica│ │Replica│ │Replica│ │Replica│
│ (只读)│ │(只读) │ │(只读) │ │(跨区域)│
└───────┘ └──────┘ └──────┘ └──────┘
    ▲         ▲        ▲
    │         │        │
  读请求    读请求    读请求

用途：

• 读写分离：将读流量分散到副本
• 地理分布：靠近用户，降低延迟
• 灾难恢复：跨区域副本作为备份
• 分析工作负载：不影响主库性能

特点：

• 异步复制（延迟通常 < 1 秒）
• 最多 15 个副本（Aurora 更多）
• 可以提升为主库
• 独立计费

数据库实例类型

实例系列

1. 通用型（T3/T4g）：

特性：
├─ 可突增 CPU
├─ 基线性能 + 积分系统
├─ 成本效益高
└─ 适合：开发、测试、轻量应用

定价示例：
db.t3.medium (2 vCPU, 4 GB)
  - MySQL: ~$0.07/小时
  - 可突增至 100% CPU（临时）

2. 内存优化（R5/R6i）：

特性：
├─ 大内存容量
├─ 高内存/CPU 比例
├─ 稳定性能
└─ 适合：内存密集型应用、缓存

定价示例：
db.r5.large (2 vCPU, 16 GB)
  - MySQL: ~$0.28/小时
  - 适合大型数据集、复杂查询

3. 突发性能（T2/T3）：

• 积分制性能
• 适合间歇性负载
• 成本最低

存储类型

1. 通用型 SSD (gp3/gp2)：

gp3（推荐）：
├─ 基准：3,000 IOPS，125 MB/s
├─ 可扩展：16,000 IOPS，1,000 MB/s
├─ 价格：$0.115/GB/月
└─ 适合：大多数工作负载

2. 预配置 IOPS (io1/io2)：

io2：
├─ 高性能：64,000 IOPS
├─ 低延迟：亚毫秒级
├─ 价格：$0.125/GB + $0.10/IOPS
└─ 适合：OLTP、关键业务

3. 磁性存储（已淘汰）：

• 仅用于向后兼容
• 不推荐新部署

备份和恢复

自动备份

工作原理：

每日全量快照
    │
    ├─ 存储到 S3（跨多个可用区）
    ├─ 保留期：1-35 天
    ├─ 备份窗口：指定时间（通常凌晨）
    └─ 事务日志持续归档（5 分钟间隔）
    
恢复流程：
    1. 选择恢复时间点（PITR）
    2. 恢复最近的全量快照
    3. 重放事务日志到指定时间
    4. 创建新实例（不覆盖原实例）

PITR（时间点恢复）：

• 可恢复到任意秒
• 最多恢复到 5 分钟前
• 恢复为新实例，保留原实例

备份窗口：

• 建议：业务低峰期
• 多可用区：对性能影响小
• 单可用区：可能有短暂 I/O 暂停

手动快照

特点：

用户触发快照
├─ 永久保留（除非手动删除）
├─ 跨区域复制
├─ 共享给其他账户
└─ 重要变更前推荐

最佳实践：

• 重大升级前创建快照
• 数据迁移前备份
• 定期创建用于灾难恢复
• 跨区域复制关键快照

安全性

网络隔离

VPC 部署：

┌─────────────────────────────────┐
│           VPC                   │
│                                 │
│  ┌────────────┐  ┌────────────┐│
│  │公有子网     │  │私有子网     ││
│  │            │  │            ││
│  │  ┌──────┐  │  │  ┌──────┐  ││
│  │  │ EC2  │──┼──┼─▶│ RDS  │  ││
│  │  └──────┘  │  │  └──────┘  ││
│  │            │  │  (无公网IP) ││
│  └────────────┘  └────────────┘│
│                                 │
│  安全组：                        │
│  ├─ EC2: 允许 0.0.0.0/0:80     │
│  └─ RDS: 仅允许 EC2 SG:3306    │
└─────────────────────────────────┘

访问控制：

• 私有子网部署（无公网访问）
• 安全组限制来源 IP/端口
• 网络 ACL 额外防护
• VPN/Direct Connect 安全连接

加密

静态加密：

加密范围：
├─ 数据库数据文件
├─ 自动备份
├─ 手动快照
├─ 只读副本
└─ 日志文件

密钥管理：
├─ AWS 托管密钥（免费）
└─ 客户管理密钥（KMS）
    ├─ 细粒度权限
    ├─ 审计日志
    └─ 密钥轮换

传输加密：

• SSL/TLS 连接
• 强制 SSL（参数组配置）
• 证书验证

认证和授权

IAM 数据库认证：

优势：
├─ 无需管理数据库密码
├─ 使用 IAM 临时凭证
├─ 15 分钟有效期
├─ 集中权限管理
└─ 审计友好

支持：
├─ MySQL 5.6.34+
├─ PostgreSQL 9.5+
└─ MariaDB 10.6+

性能优化

参数组（Parameter Groups）

用途：

• 调整数据库引擎参数
• 优化性能
• 批量应用配置

示例参数：

MySQL 常用参数：
├─ max_connections: 并发连接数
├─ innodb_buffer_pool_size: 缓冲池大小
├─ query_cache_size: 查询缓存
├─ slow_query_log: 慢查询日志
└─ binlog_format: 二进制日志格式

性能洞察（Performance Insights）

功能：

数据库性能监控
├─ Top SQL 查询
├─ 等待事件分析
├─ 负载可视化
├─ 历史性能对比
└─ 免费（7 天保留）

关键指标：

• DBLoad：平均活跃会话数
• 等待事件：I/O、锁、CPU
• Top SQL：资源消耗最多的查询

优化建议

1. 选择合适的实例类型：

工作负载分析：
读多写少 → 使用只读副本
内存不足 → 升级到 R 系列
CPU 瓶颈 → 升级 vCPU

2. 索引优化：

• 分析慢查询日志
• 创建合适的索引
• 避免过度索引
• 定期维护索引

3. 连接池：

应用层连接池
├─ 复用数据库连接
├─ 减少连接开销
├─ 控制最大连接数
└─ 推荐：HikariCP、PgBouncer

Aurora vs RDS

Aurora 优势

架构创新：

传统 RDS：
实例 → EBS 存储（网络附加）

Aurora：
计算层 → 存储层（分布式、共享）
    ├─ 6 个副本（跨 3 个 AZ）
    ├─ 自愈存储
    ├─ 快速克隆
    └─ 无存储限制（最高 128 TB）

性能提升：

• MySQL 兼容：5 倍性能
• PostgreSQL 兼容：3 倍性能
• 最高 15 个只读副本
• 副本延迟 < 10ms

高可用性：

• 跨 3 个可用区
• 6 份数据副本
• 自动故障转移 < 30 秒
• 无数据丢失

成本：

• 按存储使用量计费（$0.10/GB/月）
• 按 I/O 计费（$0.20/百万次）
• 总成本通常高于标准 RDS

何时选择 Aurora

✅ 适合：

• 高并发、大流量应用
• 需要极高可用性
• 快速扩展需求
• 复杂的读写分离

❌ 不适合：

• 简单应用、低流量
• 成本敏感项目
• 需要特定引擎版本
• Oracle/SQL Server 用户

成本优化

预留实例

折扣：

1 年预留（部分预付）：~40% 折扣
3 年预留（全额预付）：~60% 折扣

示例：
db.r5.large 按需：$0.28/小时 = $2,044/年
3 年预留：$820/年（节省 60%）

适用场景：

• 生产环境
• 长期运行
• 可预测负载

Savings Plans

• 灵活的价格模型
• 跨实例类型、区域
• 1-3 年承诺
• 类似预留实例折扣

其他优化

停止实例：

• 开发/测试环境
• 下班后停止
• 仅付存储费用

自动扩展存储：

• 按需增长
• 避免过度配置
• 仅付实际使用

删除未使用快照：

• 审查保留策略
• 删除过期快照
• 使用 Lifecycle Manager

迁移到 RDS

迁移策略

1. AWS DMS（Database Migration Service）：

迁移流程：
源数据库 → DMS 复制实例 → 目标 RDS
    │
    ├─ 全量迁移
    ├─ 增量复制（CDC）
    └─ 最小停机时间

2. 快照恢复：

• 自建数据库导出
• 上传到 S3
• 从 S3 导入到 RDS

3. 逻辑迁移：

• mysqldump / pg_dump
• 适合小型数据库
• 停机时间较长

RDS 是在 AWS 上运行关系型数据库的首选，提供了托管的便利性和企业级的可靠性！