关键字: [亚马逊云科技， Aurora， Aurora 数据库， 高性能， Graviton 机型， 高可用， 跨区域灾备]

导读

在这个演讲中，演讲者介绍了亚马逊云科技Aurora数据库的高性能和高可用解决方案。关于高性能，演讲者重点介绍了Aurora数据库在新一代Graviton 4芯片上的性能优势，Graviton 4相比前代芯片在CPU核心数、二级缓存和内存带宽等方面都有大幅提升，可以为Aurora数据库带来高达30%以上的性能提升，同时成本也有所下降，因此性价比更高。关于高可用，演讲者介绍了Aurora数据库在单可用区、多可用区以及跨区域部署时的高可用架构，以及Aurora Global Database跨区域灾备解决方案的工作原理、优势和适用场景。

演讲精华

以下是小编为您整理的本次演讲的精华。

大家好，我是亚马逊云科技Aurora数据库的产品经理王一佳。今天，我将为大家介绍Aurora数据库在高性能和高可用两个方面的解决方案。

首先，让我们了解一下Aurora数据库的基础特性。Aurora是亚马逊云科技自主研发的原生数据库，提供兼容MySQL和PostgreSQL两种引擎。与商业数据库相比，Aurora无需支付高昂的许可费用，因此成本更低。Aurora具备高性能、可扩展性、跨区域高可用、区域内高可用、持久性、安全性和托管能力等基础功能。此外，Aurora还拥有一些核心功能，如Aurora Serverless、全球数据库(Global Database)、克隆和回溯等。

高性能解决方案方面，Aurora数据库重点关注新发布的Graviton 4和Graviton 3 ARM芯片。Graviton 4芯片相较于前代Graviton 3在CPU核心数、二级缓存和内存带宽等方面都有大幅提升，从而为数据库带来显著的性能提升。通过测试，Graviton 4的性能比同代Intel机型高出30%，而成本却降低了5%，因此具有极高的性价比。

我们来看一下Graviton芯片的发展路线图。大约五年前，亚马逊云科技发布了第一代Graviton 2芯片，也就是当前控制台上最老的一代Graviton机型。每发布一代新的Graviton机型，性能都会比前一代提升约30%。在2022年年底和2023年3月，亚马逊云科技发布了最新的Graviton 4芯片，其性能比最早的Graviton 2机型高出近一倍。因此，目前Graviton 4是Aurora数据库上性能最优、性价比最高的机型选择。

从区域和版本覆盖来看，Graviton 3机型由于发布较早，所以在所有区域和Aurora及RDS开源引擎的所有版本上都可用。而Graviton 4目前已在约10个主要区域发布，包括美国、爱尔兰、法兰克福和东京等地区。在版本支持方面，Aurora MySQL 3.08及更高版本(对应社区MySQL 8.0.39及更高版本)支持Graviton 4，Aurora PostgreSQL和RDS的其他引擎则覆盖范围更广。

那么，Graviton 4和Graviton 3这两代最新机型的适用场景是什么呢?首先，从性价比角度来看，由于Graviton系列机型成本普遍低于Intel机型，因此在性能提升的同时，性价比也得到了提高。其次，从性能角度来说，Graviton 4不仅在QPS、TPS和吞吐量等传统指标上表现优异，而且在延迟、CPU资源使用率等业务和运维团队关注的指标上也有显著优势。

第三个场景是，当企业进行MySQL大版本升级、业务变更或其他变更时，可能会导致数据库性能下降。传统做法是垂直扩展机型规格，从而使成本翻倍。而有了Graviton 4，企业可以直接从老旧机型(如Intel R5或Graviton 2)升级到Graviton 4，从而获得大幅性能提升，而无需双倍增加成本。

通过一项Aurora PostgreSQL的测试，我们可以看到Graviton 4的吞吐量比同代Intel R7i机型高出30%左右。从成本角度来看，Graviton 4比R7i机型的成本降低了约5%。因此，无论是从性能还是从成本来看，Graviton 4都是当前Aurora数据库上性价比最高的机型选择。

在中国区域，虽然暂未推出Graviton 4，但Graviton 3相比于前代机型，在宁夏区域的价格下调幅度超过20%，而性能则提升25%-30%，因此性价比提升达70%以上。在北京区域，虽然有小幅加价，但性价比仍可提升25%左右。总的来说，在发布了Graviton 4的区域，它是首选;在未发布Graviton 4的区域，Graviton 3则是次优选择。

接下来，我们讨论Aurora数据库在高可用方面的解决方案。Aurora是一种存算分离的数据库，计算层和存储层是分开的。存储层是一个可扩展的自动扩容的分布式存储，横跨三个可用区，每个可用区有两个数据副本，总共六个副本。根据多数派协议，即使有一个可用区发生故障，整个Aurora集群仍然可用，数据也是安全的。

在单可用区架构下，如果计算层发生故障，整个数据库将不可用。为解决这个问题，Aurora提供了多可用区架构。在这种架构下，一个可用区承担写入负载，另一个可用区承担只读负载。发生故障时，可自动将写入负载切换到只读可用区，从而提供读写服务。

除了单可用区和多可用区架构，Aurora还支持混合部署。如果单一高可用架构无法满足业务需求，比如有大量读取或报表业务需要访问多个只读节点，那么Aurora最多可以部署15个只读副本。每个只读副本都可以设置不同的故障切换优先级，从而实现混合部署架构。在这种架构下，虽然有多达15个只读副本，但它们都共享同一个底层分布式存储，不需要额外复制数据。

前面我们介绍了Aurora数据库在单可用区、多可用区和混合部署架构下的高可用解决方案。接下来，我们将重点讨论Aurora全球数据库(Global Database)在跨区域高可用方面的解决方案。

全球数据库支持在一个主区域和最多16个从区域之间实现实时数据复制。在这种架构下，主区域接收所有写入操作，并通过写入转发的方式将数据复制到从区域，从而为就近的客户端提供读取服务。我们不支持跨多个区域的多写操作，但可以将跨区域的写入操作转发到主区域执行，然后将数据同步到各个从区域。这种数据同步是通过高效的纬度日志(Redo Log)实现的，复制延迟远低于基于二进制日志的传统复制方案。

全球数据库有两种部署模式:对等配置和仅存储。在对等配置模式下，主区域和从区域都部署了计算层和存储层，但它们的机型规格可以不同，以满足不同的成本和性能需求。两个区域之间的数据复制由一个辅助进程Asgen完成。如果主区域发生故障，我们可以在约2分钟内将服务切换到从区域，从而提供读写服务。

在对等配置模式下，主区域和从区域之间的复制延迟(RPO)约为1秒，故障切换时间(RTO)约为2分钟。如果需要进行故障演练，我们可以在控制台上执行切换操作，该操作只需30秒即可完成区域级故障切换。

另一种部署模式是仅存储模式，英文名为HiDRAS(Headless Instance Data Replication for Aurora Storage)。在这种模式下，只有底层存储层会将数据复制到另一个区域，而不部署计算层。这种模式的主要优势是可以有效降低成本，因为数据库成本主要来自计算实例。当主区域发生故障时，需要额外10到15分钟的时间来启动从区域的计算实例。因此，这种模式的RPO与对等配置相同，约为1秒，但RTO会增加10到15分钟。

我们通过一项测试来验证全球数据库的复制延迟。该测试中，主区域位于美西，从区域分别位于美东的两个区域和亚太的一个区域。测试结果显示，从美西复制到亚太区域的最大延迟约为250毫秒，而从美西复制到美东的延迟则控制在100毫秒以内，这些延迟都远低于基于二进制日志的传统复制方案。

我们还对比了基于二进制日志的逻辑复制和基于纬度日志的物理复制在不同写入并发下的复制延迟情况。结果显示，随着写入并发的增加，基于二进制日志的复制延迟会快速增长，最高可能达到数小时，这是二进制日志复制的一个典型问题。而基于纬度日志的复制延迟则能够控制在1秒以内，即使在较高的写入并发下，最大延迟也仅为500毫秒左右，延迟曲线平稳且没有剧烈波动。

全球数据库不仅支持混合部署不同规格的计算实例，还支持在从区域使用Aurora Serverless实例，以进一步降低成本。当主区域发生故障并切换到从区域时，Serverless实例会根据业务负载自动扩展计算资源，从而确保业务的正常运行。

总的来说，全球数据库为企业提供了四种灾备方案:对等配置的全球数据库、基于二进制日志的复制、快照备份恢复，以及仅存储模式的全球数据库。

对等配置的全球数据库和基于二进制日志的复制方案的成本相当，因为它们都需要在主区域和从区域部署计算和存储实例，并支付数据传输费用。而快照备份恢复和仅存储模式的全球数据库则成本较低，因为从区域只需存储数据，无需部署计算实例。

从RPO和RTO角度来看，对等配置的全球数据库具有1秒的RPO和2分钟的RTO，是性能和可用性最优的选择。而仅存储模式的全球数据库虽然RPO与对等配置相同，但RTO会增加10到15分钟。基于二进制日志的复制方案的RPO会随着写入并发的增加而快速增长，可能达到数小时，但RTO可以控制在分钟级别内。快照备份恢复方案的RTO最长，可能需要数小时。

因此，如果企业对成本有顾虑，可以选择仅存储模式的全球数据库;如果企业对性能和可用性有更高要求且成本不是主要制约因素，那么对等配置的全球数据库则是最佳选择。

全球数据库除了提供跨区域灾备外，还可以应用于其他场景。对于需要跨区域灾备的OLTP业务系统，如电商订单系统、金融交易系统或汽车数字钥匙系统，使用全球数据库可以满足其高可用需求。此外，如果企业业务正在全球化扩展，需要就近访问数据库，那么全球数据库也是一种很好的解决方案，可以让亚太地区的客户访问亚太的Aurora集群，欧洲和美洲的客户分别访问当地的集群，而数据则通过全球数据库实现实时复制。再者，全球数据库还可用于跨区域数据迁移场景。

总的来说，Aurora数据库在高性能和高可用两个方面都提供了卓越的解决方案。高性能方面，新一代的Graviton 4芯片可以为Aurora数据库带来接近一倍的性能提升，同时成本却有所下降，性价比之高令人瞩目。高可用方面，Aurora的单可用区、多可用区和混合部署架构确保了区域内的高可用性，而全球数据库则通过高效的纬度日志复制，实现了跨区域的实时数据复制，为企业带来卓越的跨区域高可用能力，并可应用于灾备、全球化业务和数据迁移等多种场景，是企业上云和数字化转型的重要基础。

下面是一些演讲现场的精彩瞬间：

The speaker thanks the audience for attending and introduces the topic of high availability and high performance of Aurora databases.

The speech highlights the significant cost-performance advantage of the R7g Graviton 3 instance in the Ningxia region， with a 20% cost reduction and up to 30% performance improvement compared to the previous 6g generation， resulting in a 70% increase in cost-effectiveness.

Despite having 6 replicas across 3 availability zones for high availability， the storage cost is only charged for a single copy， providing exceptional reliability at an affordable price.

The speaker explains the “headless” architecture， where data is replicated in real-time to another region for storage only， without compute resources， allowing cost reduction by paying only for storage and data transfer.

The graph shows that Aurora’s replication delay based on redo logs remains stable and low， typically within 1 second， even as throughput increases with higher concurrency.

通过 Aurora Serverless 方案，可以根据业务负载自动扩容和缩容，有效降低成本。

总结

亚马逊云科技Aurora数据库提供了高性能和高可用的解决方案。Aurora采用自研的原生数据库引擎，支持MySQL和PostgreSQL兼容，成本低廉。最新的Graviton 4处理器为Aurora带来了卓越的性能和出色的性价比，在保持较低成本的同时，性能比上一代提升了30%以上。

Aurora通过多可用区部署、混合部署和全球数据库等功能，实现了高可用性。多可用区部署可在可用区故障时自动切换，确保服务连续性。混合部署支持多达15个只读副本，满足高读负载场景。全球数据库支持跨区域部署，主区和多达10个从区之间通过纬度日志实现近乎实时的数据复制，复制延迟控制在1秒以内，可实现高效的灾备和全球化业务部署。

Aurora全球数据库提供了多种部署模式，包括对等配置和仅存储模式，可根据业务需求权衡成本和恢复时间目标。Aurora的高性能和高可用解决方案使其成为关键业务系统的理想选择，如电商订单、金融交易和汽车数字钥匙等。

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