摘要：使用此值作為其哈希函數(shù)的輸入值，從而生成可從中找到該項目的分區(qū)。在這種情況下，會根據(jù)字符串的哈希值，使用其哈希函數(shù)決定新項目的存儲位置。使用分區(qū)鍵值作為對內(nèi)部哈希函數(shù)的輸入?？墒褂米址當?shù)據(jù)類型表示日期或時間戳。

本節(jié)主要介紹DynamoDB 基本概念、核心組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、Api

DynamoDB 是 AWS 獨有的完全托管的 NoSQL Database。它的思想來源于 Amazon 2007 年發(fā)表的一篇論文：Dynamo: Amazon’s Highly Available Key-value Store。在這篇論文里，Amazon 介紹了如何使用 Commodity Hardware 來打造高可用、高彈性的數(shù)據(jù)存儲。想要理解 DynamoDB，首先要理解 Consistent Hashing。Consistent Hashing 的原理如下圖所示：

它的概念是：

我有一個足夠大的Keyspace（2的160次方，比較一下：IPv6是2的128次方），我們記作X。

然后將X放在一個環(huán)形的空間里劃分成大小相等的Y個 Partition，依次循環(huán)排列（如圖），每個 Partition 由一個Vnode（Riak的概念）管理，

當你有M個Database Server（Node），Y個Vnode再平均映射到M個Node上。

當數(shù)據(jù)要插入時，將其主鍵（Hash Key）映射到K中的一個地址（Addr），對應(yīng)到某個Vnode，再進一步對應(yīng)到某個Node，如果這個數(shù)據(jù)需要N個Replica，則將數(shù)據(jù)寫入Addr（Vnode a），Addr + 1（Vnode b）， …，Add + N（Vnode n）。

這里，M就是你的Shards，N是Replica。

以后添加新的Node時，映射發(fā)生變化，只需要把相應(yīng)的變化了的Vnode遷移到新的Node上即可。在這種結(jié)構(gòu)下，Sharding/Replica對程序員基本上是透明的。

基本 DynamoDB 組件包括：表、項目、屬性

表 - 類似于其他數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，DynamoDB將數(shù)據(jù)存儲在表中。表是數(shù)據(jù)的集合。（類似于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的表）

項目 - 每個表包含多個項目。項目是一組屬性，具有不同于所有其他項目的唯一標識。（類似于其他數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的行、記錄或元組。）

屬性 - 每個項目包含一個或多個屬性。屬性是基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)元素，無需進一步分解。（類似于其他數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的字段或列。）

下圖是一個名為 People 的表，其中顯示了一些示例項目和屬性：

請注意有關(guān) People 表的以下內(nèi)容：

表中的每個項目都有一個唯一的標識符或主鍵，用于將項目與表中的所有其他內(nèi)容區(qū)分開來。在 People 表中，主鍵包含一個屬性 (PersonID)。

與主鍵外不同，People表是無架構(gòu)的，這表示屬性及其數(shù)據(jù)類型都不需要預(yù)先定義。每個項目都能擁有其自己的獨特屬性。

大多數(shù)屬性是標量類型的，這表示它們只能具有一個值。字符串和數(shù)字是標量的常見示例。

某些項目具有嵌套屬性 (Address)。DynamoDB 支持最高 32級深度的嵌套屬性。

這里，我們將看到第一個概念：主鍵。

創(chuàng)建表時，除表名稱外，您還必須指定表的主鍵。主鍵唯一標識表中的每個項目，因此，任意兩個項目的主鍵都不相同。
DynamoDB 支持兩種不同類型的主鍵：

分區(qū)鍵 - 簡單的主鍵，由一個稱為分區(qū)鍵的屬性組成。

如果表具有簡單主鍵（只有分區(qū)鍵），DynamoDB 將根據(jù)其分區(qū)鍵值存儲和檢索各個項目。同時，DynamoDB 使用分區(qū)鍵的值作為內(nèi)部哈希函數(shù)的輸入值，從而將項目寫入表中。哈希函數(shù)的輸出值決定了項目將要存儲在哪個分區(qū)。

要從表中讀取某個項目，必須為該項目指定分區(qū)鍵值。DynamoDB 使用此值作為其哈希函數(shù)的輸入值，從而生成可從中找到該項目的分區(qū)。（此時，分區(qū)鍵必須是唯一的，不可重復(fù)。）

下圖顯示了名為 Pets 的表，該表跨多個分區(qū)。表的主鍵為 AnimalType（僅顯示此鍵屬性）。在這種情況下，DynamoDB 會根據(jù)字符串 Dog 的哈希值，使用其哈希函數(shù)決定新項目的存儲位置。請注意，項目并非按排序順序存儲的。每個項目的位置由其分區(qū)鍵的哈希值決定。

分區(qū)鍵和排序鍵 - 稱為復(fù)合主鍵，此類型的鍵由兩個屬性組成。第一個屬性是分區(qū)鍵，第二個屬性是排序鍵。

DynamoDB 使用分區(qū)鍵值作為對內(nèi)部哈希函數(shù)的輸入。來自哈希函數(shù)的輸出決定了項目將存儲到的分區(qū)（DynamoDB 內(nèi)部的物理存儲）。具有相同分區(qū)鍵的所有項目按排序鍵值的排序順序存儲在一起。兩個項目可具有相同的分區(qū)鍵值，但這兩個項目必須具有不同的排序鍵值。

為將某個項目寫入表中，DynamoDB 會計算分區(qū)鍵的哈希值以確定該項目的存儲分區(qū)。在該分區(qū)中，可能有幾個具有相同分區(qū)鍵值的項目，因此 DynamoDB 會按排序鍵的升序?qū)⒃擁椖看鎯υ谄渌椖恐小?/p>

要讀取表中的某個項目，您必須為該項目指定分區(qū)鍵值和排序鍵值。DynamoDB 會計算分區(qū)鍵的哈希值，從而生成可從中找到該項目的分區(qū)。

如果我們查詢的項目具有相同的分區(qū)鍵值，則可以通過單一操作 (Query) 讀取表中的多個項目。DynamoDB 將返回具有該分區(qū)鍵值的所有項目?；蛘撸部梢詫ε判蜴I應(yīng)用某個條件，以便它僅返回特定值范圍內(nèi)的項目。

假設(shè) Pets 表具有由 AnimalType（分區(qū)鍵）和 Name（排序鍵）構(gòu)成的復(fù)合主鍵。

下圖顯示了 DynamoDB 寫入項目的過程，分區(qū)鍵值為 Dog、排序鍵值為 Fido。

為讀取 Pets 表中的同一項目，DynamoDB 會計算 Dog 的哈希值，從而生成這些項目的存儲分區(qū)。然后，DynamoDB 會掃描這些排序鍵屬性值，直至找到 Fido。

要讀取 AnimalType 為 Dog 的所有項目，您可以執(zhí)行 Query 操作，無需指定排序鍵條件。默認情況下，這些項目會按存儲順序（即按排序鍵的升序）返回?；蛘撸部梢哉埱笠越敌蚍祷?。

要僅查詢某些 Dog 項目，您可以對排序鍵應(yīng)用條件（例如，僅限 Name 在 A 至 K 范圍內(nèi)的 Dog 項目）。

每個主鍵屬性必須為標量（表示它只能具有一個值）。主鍵屬性唯一允許的數(shù)據(jù)類型是字符串、數(shù)字和二進制。對于其他非鍵屬性沒有任何此類限制。

DynamoDB 會自動分配足夠的存儲，每個分區(qū)鍵值的非重復(fù)排序鍵值無數(shù)量上限。所以即使需要在 Dog 表中存儲數(shù)十億 Pets項目，DynamoDB 也能這一需求。

DynamoDB支持在一個表上創(chuàng)建一個或多個二級索引。利用 secondary index，除了可對主鍵進行查詢外，還可使用替代鍵查詢表中的數(shù)據(jù)。

DynamoDB 支持兩種索引：

Global secondary index - 一種帶有可能與表中不同的分區(qū)鍵和排序鍵的索引。

Local secondary index - 一種分區(qū)鍵與表中的相同但排序鍵與表中的不同的索引。

最多可以為每個表定義 5 個全局二級索引和 5 個本地二級索引。

下圖顯示了示例 Music 表，該表包含一個名為 GenreAlbumTitle 的新索引

對于Music表，我們不僅可以按 Artist（分區(qū)鍵）或按 Artist 和 SongTitle（分區(qū)鍵和排序鍵）查詢數(shù)據(jù)項。還可以按 Genre 和 AlbumTitle 查詢數(shù)據(jù)。

請注意有關(guān) GenreAlbumTitle 索引的以下內(nèi)容：

每個索引屬于一個表（稱為索引的基表）。在上述示例中，Music 是 GenreAlbumTitle 索引的基表。

DynamoDB 將自動維護索引。當添加、更新或刪除基表中的某個項目時，DynamoDB 會添加、更新或刪除屬于該表的任何索引中的對應(yīng)項目。

當創(chuàng)建索引時，可指定哪些屬性將從基表復(fù)制或投影到索引。DynamoDB 至少會將鍵屬性從基表投影到索引中。對于 GenreAlbumTitle 也是如此，只不過此時只有 Music 表中的鍵屬性會投影到索引中。

DynamoDB 對表中的屬性支持很多不同的數(shù)據(jù)類型。可按以下方式為屬性分類：

標量類型 - 標量類型可準確地表示一個值。標量類型包括數(shù)字、字符串、二進制、布爾值和 null。

文檔類型 - 文檔類型可表示具有嵌套屬性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。文檔類型包括列表和映射。

集類型 - 集類型可表示多個標量值。集類型包括字符串集、數(shù)字集和二進制集。

當創(chuàng)建表或secondary index時，必須指定每個主鍵屬性（分區(qū)鍵和排序鍵）的名稱和數(shù)據(jù)類型。此外，每個主鍵屬性必須定義為字符串、數(shù)字或二進制類型。

標量類型包括數(shù)字、字符串、二進制、布爾值和 null。

如果將主鍵屬性定義為字符串類型屬性，以下附加限制將適用：

對于簡單的主鍵，第一個屬性值（分區(qū)鍵）的最大長度為 2048 字節(jié)。

對于復(fù)合主鍵，第二個屬性值（排序鍵）的最大長度為 1024 字節(jié)

DynamoDB 使用基礎(chǔ)的 UTF-8 字符串編碼字節(jié)整理和比較字符串。例如，“a”(0x61) 大于“A”(0x41)，“?”(0xC2BF) 大于“z”(0x7A)。

可使用字符串數(shù)據(jù)類型表示日期或時間戳。執(zhí)行此操作的一種方法是使用 ISO 8601 字符串，如以下示例所示：

2016-02-15

2015-12-21T17:42:34Z

20150311T122706Z

也可以使用數(shù)字數(shù)據(jù)類型表示日期或時間戳

數(shù)字范圍

正數(shù)范圍：1E-130 到 9.9999999999999999999999999999999999999E+125

負數(shù)范圍：-9.9999999999999999999999999999999999999E+125 到 -1E-130

在 DynamoDB 中，數(shù)字以可變長度形式表示。系統(tǒng)會刪減開頭和結(jié)尾的 0。

所有數(shù)字將作為字符串通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到 DynamoDB，以最大程度地提高不同語言和庫之間的兼容性。但是，DynamoDB 會將它們視為數(shù)字類型屬性以方便數(shù)學(xué)運算。

Note

如果數(shù)字精度十分重要，則應(yīng)使用從數(shù)字類型轉(zhuǎn)換的字符串將數(shù)字傳遞給 DynamoDB。

如果將主鍵屬性定義為二進制類型屬性，以下附加限制將適用：

對于簡單的主鍵，第一個屬性值（分區(qū)鍵）的最大長度為 2048 字節(jié)。

對于復(fù)合主鍵，第二個屬性值（排序鍵）的最大長度為 1024 字節(jié)。

在將二進制值發(fā)送到 DynamoDB 之前，我們必須采用 Base64 編碼格式對其進行編碼。收到這些值后，DynamoDB 會將數(shù)據(jù)解碼為無符號字節(jié)數(shù)組，將其用作二進制屬性的長度。

文檔類型包括列表和映射。這些數(shù)據(jù)類型可以互相嵌套，用來表示深度最多為 32 層的復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
只要包含值的項目大小在 DynamoDB 項目大小限制 (400 KB) 內(nèi)，列表或映射中值的數(shù)量就沒有限制。

{
    Day: "Monday",
    UnreadEmails: 42,
    ItemsOnMyDesk: [
        "Coffee Cup",
        "Telephone",
        {
            Pens: { Quantity : 3},
            Pencils: { Quantity : 2},
            Erasers: { Quantity : 1}
        }
    ]
}

DynamoDB 讓您可以使用映射/列表中的單個元素

DynamoDB 支持表示數(shù)字、字符串或二進制值集的類型。集中的所有元素必須為相同類型（

集中的每個值必須是唯一的。集中的值的順序不會保留。不支持空集。

Example （字符串集、數(shù)字集和二進制集）

# 必須是相同的數(shù)據(jù)類型
# 字符串集
["Black", "Green" ,"Red"]
# 數(shù)字集
[42.2, -19, 7.5, 3.14]
# 二進制集
["U3Vubnk=", "UmFpbnk=", "U25vd3k="]

DynamoDB 的api操作主要用于控制層面、數(shù)據(jù)層面和DynamoDB Streams。

控制層面 操作可讓我們可以創(chuàng)建和管理DynamoDB表。它們還可讓我們可以使用依賴于表的索引、流和其他對象。

CreateTable - 創(chuàng)建新表?；蛘?，也可以創(chuàng)建一個或多個二級索引并為表啟用 DynamoDB Streams。

DescribeTable - 返回有關(guān)表的信息，例如，表的主鍵架構(gòu)、吞吐量設(shè)置、索引信息等。

ListTables - 返回列表中所有表的名稱。

UpdateTable - 修改表或其索引的設(shè)置、創(chuàng)建或刪除表上的新索引或修改表的 DynamoDB Streams 設(shè)置。

DeleteTable - 從 DynamoDB 中刪除表及其所有依賴對象。

數(shù)據(jù)層面操作可讓我們對表中的數(shù)據(jù)執(zhí)行創(chuàng)建、讀取、更新和刪除（也稱為 CRUD）操作。某些數(shù)據(jù)層面操作還可讓我們可以從secondary index中讀取數(shù)據(jù)。

PutItem - 將單個項目寫入到表中。您必須指定主鍵屬性，但不必指定其他屬性。

BatchWriteItem - 將最多 25 個項目寫入到表中。

GetItem - 從表中檢索單個項目。我們必須為所需的項目指定主鍵。我們可以檢索整個項目，也可以僅檢索其屬性的子集。

BatchGetItem - 從一個或多個表中檢索最多 100 個項目。

Query - 檢索具有特定分區(qū)鍵的所有項目。我們必須指定分區(qū)鍵值。

可以檢索整個項目，也可以僅檢索其屬性的子集?；蛘?，也可以對排序鍵值應(yīng)用條件，以便只檢索具有相同分區(qū)鍵的數(shù)據(jù)子集。我們可以對表使用此操作，前提是該表同時具有分區(qū)鍵和排序鍵。還可以對索引使用此操作，前提是該索引同時具有分區(qū)鍵和排序鍵。

Scan - 檢索指定表或索引中的所有項目。我們可以檢索整個項目，也可以僅檢索其屬性的子集?；蛘撸覀円部梢詰?yīng)用篩選條件以僅返回感興趣的值并放棄剩余的值。

UpdateItem - 修改項目中的一個或多個屬性。必須為要修改的項目指定主鍵。

可以添加新屬性以及修改或刪除現(xiàn)有屬性。還可以執(zhí)行有條件更新。也可以實施一個原子計數(shù)器，該計數(shù)器可在不干預(yù)其他寫入請求的情況下遞增或遞減數(shù)字屬性。

DeleteItem - 從表中刪除單個項目。您必須為要刪除的項目指定主鍵。

BatchWriteItem - 從一個或多個表中刪除最多 25 個項目

Batch 操作比調(diào)用多次單個請求（DeleteItem, GetItem, PutItem)更有效，因為秩序一個網(wǎng)絡(luò)請求即可操作多個項目。

DynamoDB Streams 操作可對表啟用或禁用流，并能允許對包含在流中的數(shù)據(jù)修改記錄的訪問。

ListStreams - 返回所有流的列表，或僅返回特定表的流。

DescribeStream - 返回有關(guān)流的信息，例如，流的 Amazon 資源名稱 (ARN) 和您的應(yīng)用程序可開始讀取前幾條流記錄的位置。

GetShardIterator - 返回一個分區(qū)迭代器，這是我們的應(yīng)用程序用來從流中檢索記錄的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

GetRecords - 使用給定分區(qū)迭代器檢索一條或多條流記錄。

DynamoDB 中的表、屬性和其他對象必須具有名稱。名稱應(yīng)該簡明扼要 - 例如，Products、Books 和 Authors 之類的名稱是都是不言而喻的。

下面是 DynamoDB 的命名規(guī)則：

所有名稱都必須使用 UTF-8 進行編碼，并且區(qū)分大小寫。

表名稱和索引名稱的長度必須介于 3 到 255 個字符之間，而且只能包含以下字符：

a-z

A-Z

0-9

_（下劃線）

-（短劃線）

.（圓點）

屬性名稱的長度必須介于 1 到 255 個字符之間。

與很多其他數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相似，DynamoDB 也具有一系列保留關(guān)鍵字和特殊字符。

有關(guān) DynamoDB 中的保留關(guān)鍵字的完整列表，請參閱 DynamoDB 中的保留關(guān)鍵字。

（哈希）和 :（冒號）在 DynamoDB 中具有特殊含義

DynamoDB允許使用這些關(guān)鍵字和特殊符號用于命名，但我們不建議這么做

有關(guān)更多信息，請參閱 為屬性名稱和值使用占位符。

Amazon DynamoDB 在全世界多個 AWS 區(qū)域可用。每個區(qū)域均與其他 AWS 區(qū)域完全獨立和隔離。

例如，如果我們在 us-east-1 區(qū)域有一個名為 People 的表，并在 us-west-2 區(qū)域有另一個名為 People 的表，則這兩個表將被視為完全獨立的表。

每個 AWS 區(qū)域包含多個不同的稱為“可用區(qū)”的位置。每個可用區(qū)都被設(shè)計成不受其他可用區(qū)故障的影響，并提供低價、低延遲的網(wǎng)絡(luò)連接，以連接到同一區(qū)域其他可用區(qū)。此設(shè)計可保證我們可以在某個區(qū)域的多個可用區(qū)中快速復(fù)制數(shù)據(jù)。

當我們將某個數(shù)據(jù)寫入 DynamoDB 表并收到 HTTP 200 響應(yīng) (OK) 時，該數(shù)據(jù)的所有副本都會更新。但是，要將數(shù)據(jù)傳播到當前 AWS 區(qū)域內(nèi)的所有存儲位置需要耗費一定的時間。該數(shù)據(jù)最終將在上述所有存儲位置中保持一致，通常只需一秒或更短時間。

為了支持各種應(yīng)用程序要求，DynamoDB 同時支持最終一致性 讀取和強一致性 讀取。

當我們從 DynamoDB 表中讀取數(shù)據(jù)時，返回的可能不是剛剛完成的寫入操作的結(jié)果。響應(yīng)可能包含某些舊的數(shù)據(jù)。但是，如果我們在短時間后重復(fù)讀取請求，響應(yīng)將返回最新的數(shù)據(jù)。

當我們請求強一致性讀取時，DynamoDB 會返回具有最新數(shù)據(jù)的響應(yīng)，從而反映來自所有已成功的之前寫入操作的更新。但是，如果網(wǎng)絡(luò)延遲或中斷，可能會無法執(zhí)行強一致性讀取。

Note

DynamoDB 默認使用最終一致性讀取。讀取操作（例如 GetItem、Query 和 Scan）提供了一個 ConsistentRead 參數(shù)：此參數(shù)設(shè)置為 true，DynamoDB 將在操作過程中使用強一致性讀取。

示例：

{
    TableName: "Music",
    Key: {
        "Artist": "No One You Know",
        "SongTitle": "Call Me Today"
    },
    ConsistentRead: true
}

table = db3.Table("Music")
response = table.get_item(
    Key={
        "Artist": "The Acme Band",
        "SongTitle": "Still In Love"
    },
    ConsistentRead=True
)

下一篇主要介紹DynamoDB表的基本操作