摘要：使用此值作為其哈希函數的輸入值，從而生成可從中找到該項目的分區。在這種情況下，會根據字符串的哈希值，使用其哈希函數決定新項目的存儲位置。使用分區鍵值作為對內部哈希函數的輸入。可使用字符串數據類型表示日期或時間戳。

本節主要介紹DynamoDB 基本概念、核心組件、數據結構、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、高彈性的數據存儲。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放在一個環形的空間里劃分成大小相等的Y個 Partition，依次循環排列（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。

當數據要插入時，將其主鍵（Hash Key）映射到K中的一個地址（Addr），對應到某個Vnode，再進一步對應到某個Node，如果這個數據需要N個Replica，則將數據寫入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，映射發生變化，只需要把相應的變化了的Vnode遷移到新的Node上即可。在這種結構下，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 - 類似于其他數據庫系統，DynamoDB將數據存儲在表中。表是數據的集合。（類似于關系型數據庫中的表）

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。（類似于其他數據庫系統中的行、記錄或元組。）

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

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 People 表的以下內容：

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容區分開來。在 People 表中，主鍵包含一個屬性 (PersonID)。

與主鍵外不同，People表是無架構的，這表示屬性及其數據類型都不需要預先定義。每個項目都能擁有其自己的獨特屬性。

大多數屬性是標量類型的，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：

分區鍵 - 簡單的主鍵，由一個稱為分區鍵的屬性組成。

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

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

下圖顯示了名為 Pets 的表，該表跨多個分區。表的主鍵為 AnimalType（僅顯示此鍵屬性）。在這種情況下，DynamoDB 會根據字符串 Dog 的哈希值，使用其哈希函數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鍵的哈希值決定。

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

DynamoDB 使用分區鍵值作為對內部哈希函數的輸入。來自哈希函數的輸出決定了項目將存儲到的分區（DynamoDB 內部的物理存儲）。具有相同分區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 會計算分區鍵的哈希值以確定該項目的存儲分區。在該分區中，可能有幾個具有相同分區鍵值的項目，因此 DynamoDB 會按排序鍵的升序將該項目存儲在其他項目中。

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

如果我們查詢的項目具有相同的分區鍵值，則可以通過單一操作 (Query) 讀取表中的多個項目。DynamoDB 將返回具有該分區鍵值的所有項目。或者，也可以對排序鍵應用某個條件，以便它僅返回特定值范圍內的項目。

假設 Pets 表具有由 AnimalType（分區鍵）和 Name（排序鍵）構成的復合主鍵。

下圖顯示了 DynamoDB 寫入項目的過程，分區鍵值為 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。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。或者，您也可以請求以降序返回。

要僅查詢某些 Dog 項目，您可以對排序鍵應用條件（例如，僅限 Name 在 A 至 K 范圍內的 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據類型是字符串、數字和二進制。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，每個分區鍵值的非重復排序鍵值無數量上限。所以即使需要在 Dog 表中存儲數十億 Pets項目，DynamoDB 也能這一需求。

DynamoDB支持在一個表上創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據。

DynamoDB 支持兩種索引：

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

Local secondary index - 一種分區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（分區鍵）或按 Artist 和 SongTitle（分區鍵和排序鍵）查詢數據項。還可以按 Genre 和 AlbumTitle 查詢數據。

請注意有關 GenreAlbumTitle 索引的以下內容：

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項目。

當創建索引時，可指定哪些屬性將從基表復制或投影到索引。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據類型。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雜結構。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、數字集和二進制集。

當創建表或secondary index時，必須指定每個主鍵屬性（分區鍵和排序鍵）的名稱和數據類型。此外，每個主鍵屬性必須定義為字符串、數字或二進制類型。

標量類型包括數字、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（分區鍵）的最大長度為 2048 字節。

對于復合主鍵，第二個屬性值（排序鍵）的最大長度為 1024 字節

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

可使用字符串數據類型表示日期或時間戳。執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

也可以使用數字數據類型表示日期或時間戳

數字范圍

正數范圍：1E-130 到 9.9999999999999999999999999999999999999E+125

負數范圍：-9.9999999999999999999999999999999999999E+125 到 -1E-130

在 DynamoDB 中，數字以可變長度形式表示。系統會刪減開頭和結尾的 0。

所有數字將作為字符串通過網絡發送到 DynamoDB，以最大程度地提高不同語言和庫之間的兼容性。但是，DynamoDB 會將它們視為數字類型屬性以方便數學運算。

Note

如果數字精度十分重要，則應使用從數字類型轉換的字符串將數字傳遞給 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（分區鍵）的最大長度為 2048 字節。

對于復合主鍵，第二個屬性值（排序鍵）的最大長度為 1024 字節。

在將二進制值發送到 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 會將數據解碼為無符號字節數組，將其用作二進制屬性的長度。

文檔類型包括列表和映射。這些數據類型可以互相嵌套，用來表示深度最多為 32 層的復雜數據結構。
只要包含值的項目大小在 DynamoDB 項目大小限制 (400 KB) 內，列表或映射中值的數量就沒有限制。

{
    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、數字集和二進制集）

# 必須是相同的數據類型
# 字符串集
["Black", "Green" ,"Red"]
# 數字集
[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、數據層面和DynamoDB Streams。

控制層面 操作可讓我們可以創建和管理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 - 創建新表。或者，也可以創建一個或多個二級索引并為表啟用 DynamoDB Streams。

DescribeTable - 返回有關表的信息，例如，表的主鍵架構、吞吐量設置、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置、創建或刪除表上的新索引或修改表的 DynamoDB Streams 設置。

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

數據層面操作可讓我們對表中的數據執行創建、讀取、更新和刪除（也稱為 CRUD）操作。某些數據層面操作還可讓我們可以從secondary index中讀取數據。

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 - 檢索具有特定分區鍵的所有項目。我們必須指定分區鍵值。

可以檢索整個項目，也可以僅檢索其屬性的子集。或者，也可以對排序鍵值應用條件，以便只檢索具有相同分區鍵的數據子集。我們可以對表使用此操作，前提是該表同時具有分區鍵和排序鍵。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。或者，我們也可以應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有屬性。還可以執行有條件更新。也可以實施一個原子計數器，該計數器可在不干預其他寫入請求的情況下遞增或遞減數字屬性。

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 操作比調用多次單個請求（DeleteItem, GetItem, PutItem)更有效，因為秩序一個網絡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據修改記錄的訪問。

ListStreams - 返回所有流的列表，或僅返回特定表的流。

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

GetShardIterator - 返回一個分區迭代器，這是我們的應用程序用來從流中檢索記錄的數據結構。

GetRecords - 使用給定分區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 的命名規則：

所有名稱都必須使用 UTF-8 進行編碼，并且區分大小寫。

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。

與很多其他數據庫管理系統相似，DynamoDB 也具有一系列保留關鍵字和特殊字符。

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

（哈希）和 :（冒號）在 DynamoDB 中具有特殊含義

DynamoDB允許使用這些關鍵字和特殊符號用于命名，但我們不建議這么做

有關更多信息，請參閱 為屬性名稱和值使用占位符。

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

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

每個 AWS 區域包含多個不同的稱為“可用區”的位置。每個可用區都被設計成不受其他可用區故障的影響，并提供低價、低延遲的網絡連接，以連接到同一區域其他可用區。此設計可保證我們可以在某個區域的多個可用區中快速復制數據。

當我們將某個數據寫入 DynamoDB 表并收到 HTTP 200 響應 (OK) 時，該數據的所有副本都會更新。但是，要將數據傳播到當前 AWS 區域內的所有存儲位置需要耗費一定的時間。該數據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 表中讀取數據時，返回的可能不是剛剛完成的寫入操作的結果。響應可能包含某些舊的數據。但是，如果我們在短時間后重復讀取請求，響應將返回最新的數據。

當我們請求強一致性讀取時，DynamoDB 會返回具有最新數據的響應，從而反映來自所有已成功的之前寫入操作的更新。但是，如果網絡延遲或中斷，可能會無法執行強一致性讀取。

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：此參數設置為 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