Cloud-Datenbank

Eine Cloud-Datenbank ist eine Datenbank , die typischerweise auf einer Cloud-Computing- Plattform läuft und deren Zugriff als Dienst bereitgestellt wird. Es gibt zwei gängige Bereitstellungsmodelle: Benutzer können Datenbanken selbstständig in der Cloud betreiben, indem sie ein virtuelles Maschinenimage verwenden, oder sie erwerben Zugriff auf einen Datenbankdienst, der von einem Cloud-Datenbankanbieter bereitgestellt wird. Cloud-Datenbanken können entweder ein relationales SQL- oder ein NoSQL- Datenmodell verwenden .

Datenbankdienste gewährleisten Skalierbarkeit und Hochverfügbarkeit und machen gleichzeitig den zugrunde liegenden Software-Stack für die Benutzer transparent. ^{[ 1 ]}

Es gibt zwei Hauptmethoden, um eine Datenbank auf einer Cloud-Plattform zu betreiben:

Virtuelles Maschinenabbild

Cloud-Plattformen ermöglichen es Nutzern, virtuelle Maschineninstanzen für eine begrenzte Zeit zu erwerben, auf denen eine Datenbank ausgeführt werden kann. Nutzer können ihr eigenes Maschinenimage mit installierter Datenbank hochladen oder vorgefertigte Maschinenimages verwenden, die eine optimierte Datenbankinstallation enthalten. ^{[ 2 ]}

Datenbank-als-Dienstleistung (DBaaS)

Beim Database-as-a-Service-Modell (DBaaS) zahlen Nutzer einem Cloud-Anbieter für Datenbankdienste und Rechenressourcen. Dadurch kann der operative Aufwand für die Entwicklung und Verwaltung von Datenbanken reduziert werden. ^{[ 2 ]} Nutzern werden Tools zur Erstellung und Verwaltung von Datenbankinstanzen sowie zur Verwaltung von Datenbankbenutzern bereitgestellt. Einige Cloud-Anbieter bieten auch Tools zur Verwaltung von Datenbankstrukturen und -daten an. ^{[ 3 ]} Viele Cloud-Anbieter bieten sowohl relationale (z. B. Amazon RDS , SQL Server) als auch NoSQL-Datenbanken (z. B. MongoDB , Amazon DynamoDB ) an. ^{[ 3 ]} DBaaS ist eine Form von Software-as-a-Service (SaaS).

• Die meisten Datenbankdienste bieten webbasierte Konsolen an, mit denen Endbenutzer Datenbankinstanzen bereitstellen und konfigurieren können.
• Datenbankdienste umfassen standardmäßig eine Datenbankverwaltungskomponente, die die zugrunde liegenden Datenbankinstanzen mithilfe einer Service-API verwaltet. Die API steht Endbenutzern zur Verfügung und ermöglicht ihnen die Durchführung von Wartungs- und Skalierungsvorgängen an ihren Datenbankinstanzen.
• Der zugrundeliegende Software-Stack umfasst typischerweise das Betriebssystem, die Datenbank und Drittanbietersoftware zur Datenbankverwaltung. Der Dienstanbieter ist für die Installation, das Patchen und Aktualisieren des Software-Stacks sowie für die Gewährleistung des allgemeinen Betriebs und der Leistungsfähigkeit der Datenbank verantwortlich.
• Die Skalierbarkeitsfunktionen unterscheiden sich je nach Anbieter – einige bieten automatische Skalierung an, andere ermöglichen es Benutzern, Ressourcen über eine API zu skalieren, skalieren aber nicht automatisch. ^{[ 2 ]}
• Dienstanbieter verpflichten sich typischerweise zu einem definierten Niveau hoher Verfügbarkeit (z. B. 99,9 % oder 99,99 %). Dies wird durch Techniken wie Datenreplikation und automatisches Failover auf Standby-Instanzen erreicht. ^{[ 4 ]}

Die Konzeption und Entwicklung typischer Systeme nutzen häufig Datenmanagement und relationale Datenbanken als zentrale Bausteine. Komplexe SQL-Abfragen funktionieren gut mit den strengen Beziehungen, die relationale Datenbanken vorgeben. Die Technologie relationaler Datenbanken war jedoch ursprünglich nicht für den Einsatz in verteilten Systemen konzipiert. Diese Einschränkung wurde durch Verbesserungen im Clustering-Bereich behoben, obwohl einige grundlegende Operationen – wie die Datensynchronisation – weiterhin komplexe und aufwändige Protokolle erfordern. ^{[ 5 ]}

Moderne relationale Datenbanken können auf datenintensiven Systemen eine geringe Leistung aufweisen. Daher hat sich das NoSQL- Paradigma in Datenbankmanagementsystemen für Cloud-basierte Systeme etabliert. ^{[ 6 ]} NoSQL-Speicher benötigen keine festen Tabellenschemata, und Join-Operationen werden in der Regel vermieden. NoSQL-Datenbanken bieten nachweislich effiziente horizontale Skalierbarkeit, hohe Leistung und einfache Integration in Cloud-Anwendungen. ^{[ 7 ]} Darüber hinaus werden Datenmodelle, die auf vereinfachten Relay-Algorithmen basieren, in datenintensiven Cloud-Mapping-Anwendungen speziell für virtuelle Frameworks eingesetzt. ^{[ 8 ]}

Es ist außerdem wichtig, zwischen relationalen (SQL) und nicht-relationalen (NoSQL) Cloud-Datenbanken zu unterscheiden. ^{[ 9 ]}

SQL-Datenbanken

SQL-Datenbanken können je nach Anbieter entweder auf virtuellen Maschinen oder als Managed Service in der Cloud betrieben werden. Während die vertikale Skalierung von SQL-Datenbanken im Allgemeinen einfach ist, stellt die horizontale Skalierbarkeit eine größere Herausforderung dar.

NoSQL-Datenbanken

NoSQL-Datenbanken sind für hohe Lese-/Schreiblasten ausgelegt und lassen sich problemlos skalieren ^{[ 10 ]} , wodurch sie sich gut für Cloud-Umgebungen eignen. Viele moderne Anwendungen basieren jedoch auf einem relationalen (SQL-)Datenmodell, sodass die Einführung von NoSQL-Datenbanken oft erhebliche Änderungen am Anwendungscode erfordert ^{[ 11 ] .}

Einige SQL-Datenbanken haben NoSQL-Funktionen entwickelt, darunter JSON , binäres JSON (z. B. BSON oder ähnliche Varianten) und Key-Value-Speicher-Datentypen.

Multi-Modell-Datenbanken vereinen relationale und nicht-relationale Funktionen und bieten Benutzern und Anwendungen eine standardisierte SQL-Schnittstelle. Native Multi-Modell-Datenbanken unterstützen mehrere Datenmodelle mit einem einzigen Kern und erleichtern so deren Einsatz in SQL-basierten Anwendungen.

Die folgende Tabelle listet namhafte Datenbankanbieter auf, die Cloud-Datenbankdienste anbieten, klassifiziert nach Bereitstellungsmodell – Maschinenabbild oder Datenbank als Dienst – und nach Datenmodell (SQL oder NoSQL).

• Cloud Computing
• Cloud-Speicher
• Daten als Dienstleistung
• Relationale Datenbank