了得網計算機/網絡_CockroachDB權威指南 [澳]蓋伊·哈裡森

編輯推薦

CockroachDB是為支撐現代數據驅動雲應用而構建的分布式SQL數據庫，本書可以幫助你了解CockroachDB的研發信息。通過閱讀本書，軟件開發人員、架構師和DevOps/SRE團隊成員將學到如何使用CockroachDB創建可擴展的應用，並在為最終用戶提供無縫交付能力的同時保障繫統具備“堅不可摧”的特性。你還將學會如何將現有應用遷移到CockroachDB的高性能雲原生數據架構上。如果你熟悉分布式繫統，就會很了解數據庫提供強大的數據正確性和一致性保障能力的好處，以及為全球分布式終端用戶提供可優化的超低延遲能力的優勢。通過閱讀本書，你將學到：? 基於分布式基礎設施設計和構建應用，包括數據建模和模式設計。? 向CockroachDB遷移數據。? 在分布式基礎設施上運行具備ACID特性的事務並實現讀寫數據。? 規劃具備跨單區域和多區域集群彈性擴展能力的CockroachDB繫統。? 保障安全、實現監控並優化你的CockroachDB繫統。

內容簡介

本書介紹如何使用CockroachDB創建可擴展的應用，並在為最終用戶提供無縫交付能力的同時保障繫統性能。全書共15章，分為三部分：第一部分（第1~4章）介紹CockroachDB的歷史背景，包括數據庫的演進和分布式雲數據庫的出現，內容涵蓋分布式SQL的核心概念、CockroachDB的架構和功能、CockroachDB適用場景下的用例；第二部分（第5~8章）介紹CockroachDB中模式設計的基本原理，涵蓋應用的設計和實現，以及與其他數據庫的集成；第三部分（第9~15章）涵蓋單區域和多區域部署的規劃和執行，核心內容包括備份和災難恢復、安全、可觀測性、管理和故障排除以及集群優化。

作者簡介

Guy Harrison是ProvenDB的首席技術官，在數據庫設計、開發、管理和優化方面擁有20多年的從業經驗。他著有《Next Generation Databases》（Apress）、《（MongoDB Performance Tuning》（Apress）、《Oracle Performance Survival Guide》（Prentice Hall）、《MySQL Stored Procedure Programming》（O'Reilly）等書籍，並發表了許多關於數據庫技術的文章。

Jesse Seldess是蟑螂實驗室的教育副總裁，他領導著文檔編制和培訓團隊。他在技術文檔方面有近20年的經驗，並在蟑螂實驗室和AppNexus(現在的Xandr)建立了團隊。

Ben Darnell是Cockroach Labs的聯合創始人和首席架構師，他在那裡構建了分布式共識協議，支撐了CockroachDB的事務模型。他在谷歌開始了他的職業生涯，然後進入了一繫列創業公司，在那裡他親眼看到了對更好的可擴展存儲繫統的需求。

目錄
前言1
第一部分 CockroachDB基礎11
第1章 CockroachDB簡介13
1.1 數據庫簡史13
1.2 CockroachDB橫空出世22
1.3 CockroachDB上線25
1.4 總結26
第2章 CockroachDB架構設計28
2.1 CockroachDB集群架構28
2.2 CockroachDB軟件棧31
2.3 CockroachDB SQL層31
2.4 從SQL到鍵值對33
2.5 CockroachDB事務層37目錄
前言1
第一部分 CockroachDB基礎11
第1章 CockroachDB簡介13
1.1 數據庫簡史13
1.2 CockroachDB橫空出世22
1.3 CockroachDB上線25
1.4 總結26
第2章 CockroachDB架構設計28
2.1 CockroachDB集群架構28
2.2 CockroachDB軟件棧31
2.3 CockroachDB SQL層31
2.4 從SQL到鍵值對33
2.5 CockroachDB事務層37
2.6 CockroachDB分布式管理層45
2.7 CockroachDB復制層48
2.8 CockroachDB存儲層50
2.9 總結53
第3章使用入門55
3.1 安裝55
3.2 使用GUI客戶端69
3.3 CockroachDB功能探索69
3.4 使用編程語言74
3.5 總結80
第4章 CockroachDB SQL81
4.1 SQL的兼容性81
4.2 通過SELECT查詢數據82
4.3 創建表和索引94
4.4 插入數據105
4.5 UPDATE107
4.6 UPSERT108
4.7 DELETE109
4.8 TRUNCATE109
4.9 IMPORT/IMPORT INTO109
4.10 事務語句110
4.11 其他數據定義語言目標113
4.12 管控命令114
4.13 信息模式115
4.14 總結115
第二部分開發CockroachDB應用117
第5章 CockroachDB模式設計119
5.1 邏輯數據建模119
5.2 物理設計123
5.3 反範式化131
5.4 JSON文檔模型135
5.5 索引140
5.6 總結151
第6章應用設計和實現152
6.1 CockroachDB編程152
6.2 管理事務169
6.3 使用ORM框架180
6.4 總結184
第7章應用遷移和集成185
7.1 數據加載185
7.2 從其他數據庫遷移數據190
7.3 導出CockroachDB中的數據204
7.4 變更數據捕獲206
7.5 總結220
第8章 SQL調優221
8.1 找到執行緩慢的SQL221
8.2 通過EXPLAIN命令解釋並追蹤SQL語句223
8.3 變更SQL執行234
8.4 優化器性能調優260
8.5 總結263
第三部分 CockroachDB的部署與管理265
第9章規劃部署267
9.1 理解你的需求267
9.2 部署方式選項對比268
9.3 無服務器部署271
9.4 單區域專屬集群部署273
9.5 配置自托管高可用集群280
9.6 總結284
第10章單個區域部署285
10.1 專屬集群部署或雲部署285
10.2 在Kubernetes上部署299
10.3 總結305
第11章多區域部署306
11.1 多區域的概念306
11.2 多區域部署311
11.3 總結319
第12章備份和災難恢復320
12.1 備份321
12.2 恢復數據330
12.3 導出數據333
12.4 災難恢復最佳實踐333
12.5 總結335
第13章安全保障336
13.1 防火牆配置336
13.2 加密和服務器證書344
13.3 靜態加密345
13.4 身份驗證機制348
13.5 授權349
13.6 日志記錄和審計353
13.7 安全保障最佳實踐356
13.8 總結356
第14章管理和故障定位358
14.1 監控358
14.2 日志配置365
14.3 集群管理373
14.4 故障排查378
14.5 總結383
第15章集群優化384
15.1 調優與滅火384
15.2 工作負載優化386
15.3 集群平衡394
15.4 網絡405
15.5 內存優化406
15.6 鍵值對緩存407
15.7 磁盤I/O409
15.8 橫向擴容411
15.9 總結412

前言

譯者序
就憑“蟑螂數據庫”這個中文名字，就足以讓CockroachDB從一眾同類數據庫中脫穎而出。以具有頑強生命力但卻會讓很多人心中發毛的小昆蟲“蟑螂”來命名一款面向雲原生環境構建的現代分布式數據庫繫統，這個創意別具一格！
現代社會中，我們已經在遍布全球的信息網絡基礎架構之上構建了種類繁多的應用和服務繫統，這些繫統無時無刻不在為我們生產、生活的方方面面提供數據支持，且作用愈加關鍵。因此，這些繫統對穩定性、性能和容災能力的要求越來越高。Cockroach Labs精準地抓住了這個市場需求關鍵點，其研發的CockroachDB在同類SQL數據庫的全球化跨區域集群部署，分布式一致性數據保障，大規模可擴展性和節點、區域、地域容災方面做到了領先水平。在應對規模化部署和支撐海量負載伴生的運維復雜度方面，CockroachDB提供了Serverless的雲原生能力來有效地解決此問題。可以說CockroachDB是一款真正面向當前和未來基於雲原生環境構建的互聯網應用痛點問題而設計研發的新型數據庫繫統。
CockroachDB設計繼承了經歷過大規模實際生產環境應用檢驗的Google 高一致性分布式數據庫Spanner項目的部分技術，設計理念受其啟發且青出於藍。目前，CockroachDB的開源社區非常活躍，產品版本演進速度也很快，不管遇到什麼技術問題，你幾乎都能夠在社區上很方便地獲得必要的技術支持。譯者序
就憑“蟑螂數據庫”這個中文名字，就足以讓CockroachDB從一眾同類數據庫中脫穎而出。以具有頑強生命力但卻會讓很多人心中發毛的小昆蟲“蟑螂”來命名一款面向雲原生環境構建的現代分布式數據庫繫統，這個創意別具一格！
現代社會中，我們已經在遍布全球的信息網絡基礎架構之上構建了種類繁多的應用和服務繫統，這些繫統無時無刻不在為我們生產、生活的方方面面提供數據支持，且作用愈加關鍵。因此，這些繫統對穩定性、性能和容災能力的要求越來越高。Cockroach Labs精準地抓住了這個市場需求關鍵點，其研發的CockroachDB在同類SQL數據庫的全球化跨區域集群部署，分布式一致性數據保障，大規模可擴展性和節點、區域、地域容災方面做到了領先水平。在應對規模化部署和支撐海量負載伴生的運維復雜度方面，CockroachDB提供了Serverless的雲原生能力來有效地解決此問題。可以說CockroachDB是一款真正面向當前和未來基於雲原生環境構建的互聯網應用痛點問題而設計研發的新型數據庫繫統。
CockroachDB設計繼承了經歷過大規模實際生產環境應用檢驗的Google 高一致性分布式數據庫Spanner項目的部分技術，設計理念受其啟發且青出於藍。目前，CockroachDB的開源社區非常活躍，產品版本演進速度也很快，不管遇到什麼技術問題，你幾乎都能夠在社區上很方便地獲得必要的技術支持。
無論你是在創業公司研發互聯網應用的工程師，還是已經有一定規模存量客戶並正在考慮升級擴容現有數據庫繫統架構的架構師，又或者是正在踐行DevOps並規劃公司新型雲原生化信息繫統戰略的決策者，都值得打開本書，仔細端詳一下這隻突然闖入數據庫圈子，並迅速聚集大量人氣的“蟑螂”。相信通過閱讀本書，你能夠改變對這隻打不死且行動敏捷的數據庫“蟑螂”的最初看法，並逐漸喜歡上這隻名字貌似小巧，但在數字空間可以近乎無限擴展，變得異常龐大的“小家伙”！

前言

為什麼是 CockroachDB
首先，歡迎閱讀本書！在本書中，我們希望幫助你學會使用為雲環境設計的分布式 SQL 數據庫 CockroachDB 來部署應用程序。
很多人問的第一個問題是：為什麼叫“蟑螂數據庫”（CockroachDB）？
工程設計中一個不可避免的問題是繫統會出現故障。在考慮足夠大的範圍的前提下，繫統總是在出現各種各樣的故障。在一臺機器上可能一年發生一次的故障，在運行數百個分片時就會變成每天都會發生的故障。處理大規模數據的繫統必須將容錯作為核心職責。這也是 Google 的 MapReduce 框架的關鍵設計原則之一。通過要求所有的計算都符合一個相對嚴格的框架，繫統可以在發生故障後自動重新運行必要的任務。
我們認為分布式繫統就應該是這樣設計的：高可用性復制應該是數據庫的默認狀態，而不是辛苦配置的結果。展望第 2 天（或第 200 天），數據庫必須能夠隨著應用程序的演進而同步擴展，這樣，巨大的成功纔值得慶祝。
當從頭開始構建關繫數據庫時，我們希望為現代雲應用程序帶來數據一致性保障能力、原生彈性擴展能力、數據本地域保持能力和大規模部署能力。我們的願景是繫統能夠將你提供給它的任何資源都以公有雲方式支撐，然後不斷地優化演進繫統自身的能力。數據庫需要能夠充分利用可用存儲空間，並能夠在一組協同工作的全球分布式部署節點之間達到性能平衡，這樣它不僅可以融合新的資源，而且在一臺機器或數據中心甚至整個區域出現故障時，也能輕松地實現剩餘可用資源的平衡。
我們的目標是建立一個能夠在全球範圍內普遍部署且生命力頑強的數據庫，就像本書封面的褐斑大蠊（periplaneta brunnea，蟑螂的一種）一樣。於是 CockroachDB 誕生了。

構建 CockroachDB
CockroachDB 的起源是一個關於“必要性”的故事：Spencer Kimball 、Peter Mattis 和我—Ben Darnell 開始著手建立自己需要的關繫數據庫。
在到 Google 一起工作後，我們三個人有一段時間各自忙著不同方向的工作。最終，我們和 Spencer 的哥哥 Andy （Andy 是微軟 SQL Server 的資深員工）一起在一家名為 Viewfinder 的初創公司開發了一個照片管理和社交分享的應用程序。當然，我們希望它能成功，所以我們想要擴大規模。畢竟，正如 Spencer 所說：“我們知道有時候有些狀況會發生。而且，在繫統規模擴展問題上，某些狀況總是在發生。”
事實證明，考慮到這個項目的歷史，我們在判斷是否需要大規模的可擴展性方面做得還不夠好，但我們想從一開始就為這項能力做好規劃。我們也不想故步自封在一個類似分片 MySQL 這樣的數據庫中。我們曾經走過這條路，知道它不會把我們帶到我們想去的地方。這個判斷也讓我們把 NoSQL 數據庫定為最佳選擇，最終我們選擇了 DynamoDB。
DynamoDB 滿足了很多條件：它是可擴展的、高性能的，也是可預測的。它與 Bigtable 非常相似，當我在 Google 時，曾使用Bigtable 作為 Google Reader 的後端。所以，至少在理論上，我們真的很喜歡這個模型。但是隨著經驗的積累，我們意識到 NoSQL 方案有幾個基本的問題待解決。
最大的一

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