什麼是Azure Cosmos DB?

Cosmos DB是微軟的高可用性、低延遲資料庫。近代的電商網站或微服務應用程式,都強調所謂的高可用性(就是網站或服務很難死掉)與快速回應,一旦系統上線,大概都不太容許服務的中止或延遲。

要實現這個能力,我們在Web或AP層可以做HA(high availability)架構,一般透過負載平衡(Load Balance)搭配Auto Scale的方式來實現。從Azure的Web App到常見的Container解決方案(像是K8S, AKS)的使用,背後很多的考量都是為了實現這樣的高可用性需求,讓流量增加的時候動態的在Web或AP層自動延展(動態增加伺服器):
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但你慢慢會發現,當Web/AP伺服器可以近乎無限的延展之後,瓶頸接著發生在DB身上,因為傳統的關聯式資料庫,要實現像是Web Server或AP Server這樣快速延展分流成本相對而言非常高。且在資料的抄寫和回應的速度上要能夠有所保障,其架構都不若Web/AP Server的Scale那麼單純。

過去,用戶端的數量大多可以預測,但現在人手一台平板手機加NB,網際網路上的服務所面對的用戶端數量較之以往不可同日而語,如果要支撐一個全球服務的網站,傳統DB的Cluster架構常常力有未逮。

舉例來說,我們知道在資料處理上,有個CQRS架構(讀者可以上網搜尋相關資訊,例如 https://docs.microsoft.com/zh-tw/azure/architecture/patterns/cqrs ),其基本的概念是,真實世界中,資料查詢(讀取)與寫入的比例其實並非對等的。例如,台灣前陣子的口罩銷售地圖這類的應用,很明顯查詢的需求遠高於更新(寫入),大部分的全球化應用都有類似的情境。而傳統的資料庫程式設計,卻往往將讀取和寫入設計成同樣的工作通道(例如同樣的db access connection)。

倘若我們可以將資料的讀取,分散在全球不同的資料中心,讓讀取的節點可以分散,而工作比例較低的寫入動作,僅在其中一兩個節點進行,再將寫入的資料自動抄寫到不同的讀取節點,將有助於提升應用程式的查詢效能,這對於很多全球化或分散式的應用來說,是一個相對理想的架構。

這時候,NO SQL(Not Only SQL)類型的資料庫,就開始被許多大型網站考慮了,而Cosmos DB就是一個可以滿足這樣需求的資料庫。

透過Cosmos DB,我們可以動態的設定多個讀取區域,讓應用程式的讀取效能大幅提升:
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資料會在異動時自動抄寫到不同的資料中心,微軟對資料讀取的效能進行保證,並提供 99.999%高可用性的承諾。開發人員在使用上也很簡單,只需要建立一組CosmosDB Account,就可以建立多個Database以及Container(類似關聯式資料庫的Data Table)。

建立Cosmos DB

要建立Cosmos DB,只需要在Azure Portal新增Azure Cosmos DB即可:
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建立完成後,取得endpoint與金鑰,其實就可以使用了:
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在取得endpoint與金鑰之後,可以參考筆者的github上的範例:
https://github.com/isdaviddong/dotNetCoreCosmosDB

透過上面這個dotnet core的console app範例,你可以很簡單的把endpoint與金鑰換掉,就可以體驗一下CosmosDB的使用,包含資料庫與Container的建立、資料item的建立與查詢。

CosmosDB的資料item的store是以JSON的形式保存,而查詢也可以透過"類似"SQL方式的語法,在上面這個範例中都有展示。你會看到我們在程式碼中,建立了一個Customer類別,並且動態建立100筆資料存入container:
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當你把資料成功的建立好之後,可以回到Azure Portal,你會發現有個資料總管,它是個簡單好用的工具,你可以在資料總管中做簡單的查詢:
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當你執行我在Github上的範例,將會看到我們透過C#程式碼新增和查詢資料:
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OK,就這樣,高可用性DB唾手可得。

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