Erstellen skalierbarer und leistungsfähiger Tabellen

Beim Entwerfen von skalierbaren und leistungsfähigen Tabellen müssen Sie Faktoren wie Leistung, Skalierbarkeit und Kosten beachten. Wenn Sie früher schon Schemas für relationale Datenbanken entworfen haben, werden Sie mit diesen Überlegungen vertraut sein. Aber trotz einigen Ähnlichkeiten zwischen dem Modell des Azure-Tabellenspeicherdienstes und relationalen Modellen gibt es auch wichtige Unterschiede. Diese Unterschiede führen in der Regel zu unterschiedlichen Entwürfen, die einer mit relationalen Datenbanken vertrauten Person kontraproduktiv oder falsch erscheinen mögen, aber sinnvoll sind, wenn Sie einen Entwurf für einen NoSQL-Schlüssel-Wert-Speicher wie z. B. den Azure-Tabellenspeicherdienst durchführen. Viele der Unterschiede im Entwurf spiegeln die Tatsache wider, dass der Tabellenspeicherdienst zur Unterstützung von Cloudanwendungen konzipiert ist, die Milliarden von Entitäten (Zeilen in der Terminologie für relationale Datenbanken) aus Daten oder Datensätzen beinhalten und sehr hohe Transaktionsvolumen unterstützen müssen. Aus diesem Grund müssen Sie andere Überlegungen anstellen, wie Sie Ihre Daten speichern, und verstehen, wie der Tabellenspeicherdienst funktioniert. Ein gut konzipierter NoSQL-Datenspeicher kann bei Ihrer Lösung eine viel tiefere Skalierung ermöglichen (und zu geringeren Kosten), als dies bei einer Lösung möglich ist, die eine relationale Datenbank verwendet. Dieses Handbuch unterstützt Sie bei folgenden Themen.

Informationen zum Azure-Tabellenspeicherdienst

In diesem Abschnitt werden einige der wichtigsten Funktionen des Tabellenspeicherdienstes beleuchtet, die für den Entwurf mit Leistung und Skalierbarkeit besonders relevant sind. Wenn Sie noch nicht mit Azure Storage und dem Tabellenspeicherdienst vertraut sind, lesen Sie zuerst Erste Schritte mit Azure Table Storage mit .NET, bevor Sie den restlichen Teil dieses Artikels lesen. Obwohl der Schwerpunkt dieses Handbuchs auf dem Tabellenspeicherdienst liegt, werden auch Azure-Warteschlange und Blob-Dienste und deren Verwendung mit dem Tabellenspeicherdienst in einer Lösung erörtert.

Was ist der Tabellenspeicherdienst? Wie aus dem Namen zu ersehen ist, verwendet der Tabellenspeicherdienst ein tabellarisches Format zum Speichern von Daten. In der Standard-Terminologie stellt jede Zeile der Tabelle eine Entität dar und die Spalten speichern die verschiedenen Eigenschaften dieser Entität. Jede Entität besitzt zur eindeutigen Identifizierung ein Schlüsselpaar und eine Zeitstempelspalte, anhand welcher der Tabellenspeicherdienst nachverfolgt, wann die Entität zuletzt aktualisiert wurde. Der Zeitstempel wird automatisch angewendet; Sie können den Zeitstempel nicht manuell mit einem beliebigen Wert überschreiben. Der Tabellenspeicherdienst verwendet diesen Zeitstempel der letzten Änderung (Last-Modified Timestamp, LMT) zum Verwalten der optimistischen Nebenläufigkeit.

Das folgende Beispiel zeigt einen einfachen Tabellenentwurf zum Speichern von Mitarbeiter- und Abteilungsentitäten. Viele der in diesem Handbuch weiter unten gezeigten Beispiele basieren auf diesem einfachen Entwurf.

Bisher gleichen diese Daten einer Tabelle in einer relationalen Datenbank, wobei die wesentlichen Unterschiede in den Pflichtspalten und in der Fähigkeit liegen, mehrere Entitätstypen in derselben Tabelle zu speichern. Darüber hinaus verfügen alle benutzerdefinierten Eigenschaften wie Vorname oder Alter über einen Datentyp wie „ganze Zahl“ oder „Zeichenfolge“ – genau wie bei einer Spalte in einer relationalen Datenbank. Obwohl dies bei einer relationalen Datenbank unwahrscheinlich ist, bedeutet die Art der Tabelle ohne Schema, dass eine Eigenschaft nicht denselben Datentyp bei jeder Entität haben muss. Um komplexe Datentypen in einer einzelnen Eigenschaft zu speichern, müssen Sie ein serialisiertes Format wie z. B. JSON oder XML verwenden. Weitere Informationen zum Tabellenspeicherdienst (beispielsweise unterstützte Datentypen, unterstützte Datumsbereiche, Namensregeln und Größenbeschränkungen) finden Sie unter Grundlegendes zum Tabellendienst-Datenmodell.

Ihre Auswahl für PartitionKey und RowKey bildet die Grundlage für einen guten Tabellenentwurf. Jede in einer Tabelle gespeicherte Entität muss eine eindeutige Kombination aus PartitionKey und RowKey besitzen. Wie Schlüssel in einer relationalen Datenbanktabelle sind die Werte PartitionKey und RowKey indiziert, um einen gruppierten Index für schnelle Suchen zu erstellen. Allerdings erstellt der Tabellenspeicherdienst keine sekundären Indizes. Daher sind PartitionKey und RowKey die einzigen indizierten Eigenschaften. Einige der in Entwurfsmuster für die Tabelle beschriebenen Muster veranschaulichen, wie Sie diese offensichtliche Einschränkung umgehen können.

Eine Tabelle besteht aus mindestens einer Partition. Viele der von Ihnen zu treffenden Entwurfsentscheidungen zur Optimierung der Lösung hängen mit der Auswahl eines geeigneten Werts für PartitionKey und RowKey zusammen. Eine Lösung könnte aus einer einzelnen Tabelle bestehen, die alle Entitäten, in Partitionen unterteilt, enthält. In der Regel besteht eine Lösung aber aus mehreren Tabellen. Tabellen helfen Ihnen bei der logischen Organisation Ihrer Entitäten, bei der Verwaltung des Zugriffs auf die Daten mithilfe von Zugriffssteuerungslisten und Sie können eine komplette Tabelle mit einem einzelnen Speichervorgang ablegen.

Tabellenpartitionen

Kontoname, Tabellenname und PartitionKey bestimmen zusammen die Partition innerhalb des Tabellenspeicherdiensts, in der der Tabellenspeicherdienst die Entität speichert. Partitionen sind Teil des Adressierungsschemas für Entitäten und legen zusätzlich einen Bereich für Transaktionen fest (siehe Entitätsgruppentransaktionen weiter unten). Außerdem bilden sie die Grundlage für die Skalierung des Tabellenspeicherdiensts. Weitere Informationen zu Partitionen finden Sie unter Checkliste zu Leistung und Skalierbarkeit für Table Storage.

Im Tabellenspeicherdienst bedient ein einzelner Knoten eine oder mehrere komplette Partitionen und skaliert durch dynamischen Lastenausgleich Partitionen über Knoten hinweg. Wenn ein Knoten ausgelastet ist, kann der Tabellenspeicherdienst den Partitionsbereich teilen, der von diesem Knoten aus andere Knoten bedient. Wenn der Datenverkehr abnimmt, kann der Dienst die Partitionsbereiche von nicht ausgelasteten Knoten wieder auf einem einzelnen Knoten zusammenführen.

Weitere Informationen über die internen Details des Tabellenspeicherdiensts und insbesondere zur Verwaltung der Partitionen durch den Dienst finden Sie im Dokument Microsoft Azure Storage: A Highly Available Cloud Storage Service with Strong Consistency(in englischer Sprache).

Entitätsgruppentransaktionen

Im Tabellenspeicherdienst sind Entitätsgruppentransaktionen (EGTs) der einzige integrierte Mechanismus, mit dem atomische Aktualisierungen für mehrere Entitäten durchgeführt werden können. EGTs werden manchmal auch als Batchtransaktionen bezeichnet. EGTs können nur für Entitäten ausgeführt werden, die in derselben Partition gespeichert sind (d. h., sie teilen sich den gleichen Partitionsschlüssel in einer bestimmten Tabelle). Jedes Mal, wenn Sie ein atomisches Transaktionsverhalten über mehrere Entitäten hinweg benötigen, müssen Sie daher sicherstellen, dass sich diese Entitäten in derselben Partition befinden. Dies ist häufig der Grund, dass mehrere Entitätstypen in derselben Tabelle (und Partition) gehalten werden und nicht mehrere Tabellen für verschiedene Entitätstypen verwendet werden. Eine einzelne EGT kann mit höchstens 100 Entitäten verwendet werden. Wenn Sie gleichzeitig mehrere EGTs zur Verarbeitung übermitteln, müssen Sie sicherstellen, dass diese EGTs nicht für EGT-übergreifende Entitäten verwendet werden, da andernfalls die Verarbeitung verzögert werden kann.

EGTs führen möglicherweise auch zu einem Kompromiss, den Sie in Ihrem Entwurf berücksichtigen müssen. Das heißt, wenn Sie mehr Partitionen verwenden, erhöht sich die Skalierbarkeit der Anwendung, da Azure mehr Möglichkeiten für den Lastenausgleich von Anforderungen zwischen verschiedenen Knoten hat. Der Einsatz von mehr Partitionen kann aber auch die Fähigkeit Ihrer Anwendung einschränken, atomische Transaktionen auszuführen und eine hohe Konsistenz Ihrer Daten aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus gibt es auf Partitionsebene bestimmte Skalierbarkeitsziele, die möglicherweise den Transaktionsdurchsatz einschränken, den Sie für einen Einzelknoten erwarten können. Weitere Informationen zu Skalierbarkeitszielen für Azure-Standardspeicherkonten finden Sie unter Skalierbarkeitsziele für Standardspeicherkonten. Weitere Informationen zu den Skalierbarkeitszielen für den Tabellenspeicherdienst finden Sie unter Skalierbarkeits- und Leistungsziele für Table Storage.

Überlegungen zur Kapazität

In der folgenden Tabelle sind die Kapazitäts-, Skalierbarkeits- und Leistungsziele für den Tabellenspeicher beschrieben.

Überlegungen zu Kosten

Tabellenspeicher ist relativ günstig, aber Sie sollten die Kostenschätzungen für Kapazitätsauslastung und Transaktionsmenge als Bestandteil Ihrer Auswertung bei allen Tabellenspeicherdienstlösungen aufnehmen. In vielen Szenarien ist jedoch die Speicherung denormalisierter oder doppelter Daten zur Verbesserung der Leistung oder der Skalierbarkeit für Ihre Lösung ein zulässiger Ansatz. Weitere Informationen zu den Preisen finden Sie unter Preise für Azure Storage.

Nächste Schritte

• Entwurfsmuster für die Tabelle
• Modellieren von Beziehungen
• Entwurf für Abfragen
• Verschlüsseln von Tabellendaten
• Entwurf für die Datenänderung