Azure Cosmos DB 中的预配吞吐量简介

适用于: SQL API Cassandra API Gremlin API 表 API Azure Cosmos DB API for MongoDB

Azure Cosmos DB 允许对数据库和容器设置预配吞吐量。 有两种类型的预配吞吐量:标准(手动)或自动缩放。 本文概述了预配吞吐量的工作原理。

Azure Cosmos 数据库是一组容器的管理单元。 数据库包含一组不限架构的容器。 Azure Cosmos 容器是吞吐量和存储的缩放单元。 容器跨 Azure 区域中的一组计算机水平分区,并分布在与 Azure Cosmos 帐户关联的所有 Azure 中国区域中。

使用 Azure Cosmos DB 时,可以在两个粒度级别预配吞吐量:

  • Azure Cosmos 容器
  • Azure Cosmos 数据库

对容器设置吞吐量

在 Azure Cosmos 容器上预配的吞吐量专门保留给该容器使用。 容器始终可获得预配的吞吐量。 对容器预配的吞吐量有 SLA 提供的经济保障。 若要了解如何对容器配置标准(手动)吞吐量,请参阅对 Azure Cosmos 容器预配吞吐量。 若要了解如何对容器配置自动缩放吞吐量,请参阅预配自动缩放吞吐量

对容器设置预配吞吐量是最常用的选项。 可以通过使用请求单位 (RU) 预配任意数量的吞吐量来弹性缩放容器的吞吐量。

为容器预配的吞吐量在其物理分区之间均匀分布。假设有一个适当的分区键,它在物理分区之间均匀分配逻辑分区,那么吞吐量也均匀分布在容器的所有逻辑分区上。 无法选择性地指定逻辑分区的吞吐量。 由于某个容器的一个或多个逻辑分区由物理分区托管,因此,物理分区专属于该容器,并支持对该容器预配的吞吐量。

如果在逻辑分区上运行的工作负荷消耗的吞吐量超过分配给底层物理分区的吞吐量,则操作可能会受到速率限制。 当一个逻辑分区的请求比其他分区键值多得多时,就会出现所谓的“热分区”。

出现速率限制时,可以增大整个容器的预配吞吐量,或重试操作。 还应确保选择均匀分配存储和请求卷的分区键。 有关分区的详细信息,请参阅 Azure Cosmos DB 中的分区和横向缩放

如果你希望容器的性能可预测,建议你以容器粒度配置吞吐量。

下图显示了物理分区如何托管容器的一个或多个逻辑分区:

承载着容器的一个或多个逻辑分区的物理分区

对数据库设置吞吐量

对 Azure Cosmos 数据库预配吞吐量时,在该数据库中的所有容器(称作共享的数据库容器)之间共享吞吐量。 一种例外是在数据库中的特定容器上指定了预配的吞吐量。 在容器之间共享数据库级预配吞吐量相当于在计算机群集上托管数据库。 由于数据库中的所有容器共享一台计算机上的可用资源,因此,任何特定容器的性能自然不可预测。 若要了解如何对数据库配置预配吞吐量,请参阅对 Azure Cosmos 数据库配置预配吞吐量。 若要了解如何对数据库配置自动缩放吞吐量,请参阅预配自动缩放吞吐量

由于数据库中的所有容器共享预配的吞吐量,因此,Azure Cosmos DB 不会针对该数据库中的特定容器提供任何可预测的吞吐量保证。 特定容器可获得的吞吐量部分取决于:

  • 容器数量。
  • 为各个容器选择的分区键。
  • 工作负荷在容器的各个逻辑分区之间的分布形式。

若要在多个容器之间共享吞吐量,而不希望将吞吐量专门提供给任何特定的容器使用,则我们建议对数据库配置吞吐量。

以下示例演示了最适合在数据库级别的哪个位置预配吞吐量:

  • 对于多租户应用程序来说,在一组容器之间共享数据库的预配吞吐量非常有用。 每个用户可由不同的 Azure Cosmos 容器表示。

  • 将 VM 群集或本地物理服务器中托管的 NoSQL 数据库(例如 MongoDB 或 Cassandra)迁移到 Azure Cosmos DB 时,在一组容器之间共享数据库的预配吞吐量非常有利。 可将针对 Azure Cosmos 数据库配置的预配吞吐量视为在逻辑上等同于(但更具成本效益和弹性)MongoDB 或 Cassandra 群集的计算容量。

必须使用分区键创建在具有预配吞吐量的数据库内创建的所有容器。 在任意给定的时间点,分配给数据库中容器的吞吐量将分布在该容器的所有逻辑分区中。 如果有容器共享对数据库配置的预配吞吐量,则无法选择性地将吞吐量应用到特定的容器或逻辑分区。

如果逻辑分区上的工作负荷消耗的吞吐量超过了分配给特定逻辑分区的吞吐量,操作将受到速率限制。 出现速率限制时,可以增大整个数据库的吞吐量,或重试操作。 有关分区的详细信息,请参阅逻辑分区

共享吞吐量数据库中的容器共享分配给该数据库的吞吐量(RU/秒)。 使用标准(手动)预配吞吐量,数据库中最多可以有 25 个最小吞吐量为 400 RU/秒的容器。 如果使用自动缩放预配吞吐量,那么一个数据库中最多可以有 25 个容器,其吞吐量可自动缩放到的最大值是 4000 RU/秒(在 400 - 4000 RU/秒之间缩放)。

备注

在 2020 年 2 月,我们引入了一项更改(允许在共享吞吐量数据库中最多拥有 25 个容器),因此可以更好地实现跨容器的吞吐量共享。 有了头 25 个容器之后,仅当容器预配了专用吞吐量(与数据库的共享吞吐量分离)时,才能向数据库添加更多容器。
如果 Azure Cosmos DB 帐户已包含一个具有 >=25 个容器的共享吞吐量数据库,则该帐户和同一 Azure 订阅中的所有其他帐户均不受此更改限制。 如果有反馈或疑问,请联系产品支持

如果工作负荷涉及到删除数据库中的所有集合并重新创建集合,则我们建议删除空数据库,再重新创建新的数据库,然后创建集合。 下图显示了物理分区如何托管属于数据库中不同容器的一个或多个逻辑分区:

承载着一个逻辑分区或属于不同容器的多个逻辑分区的物理分区

对数据库和容器设置吞吐量

可以合并两个模型。 同时对数据库和容器预配吞吐量。 以下示例演示如何对 Azure Cosmos 数据库和容器预配标准(手动)预配吞吐量:

  • 可以创建一个具有标准(手动)预配吞吐量(“K”RU)的名为 Z 的 Azure Cosmos 数据库。

  • 接下来,在该数据库中创建名为 ABCDE 的五个容器。 创建容器 B 时,请确保启用“为此容器预配专用吞吐量”选项,并在此容器上显式配置“P”个 RU 的预配吞吐量。 只有在创建数据库和容器时,才能配置共享吞吐量和专用吞吐量。

    在容器级别设置吞吐量

  • “K”RU 吞吐量在 ACDE 这四个容器之间共享。提供给 A、C、D 或 E 的确切吞吐量各不相同。 每个容器的吞吐量没有 SLA 的保障。

  • 保证名为 B 的容器始终可以获得“P”RU 吞吐量。 该容器有 SLA 的保障。

备注

具有预配吞吐量的容器无法转换为共享的数据库容器。 反之,共享的数据库容器无法转换为具有专用吞吐量的容器。

更新数据库或容器的吞吐量

创建 Azure Cosmos 容器或数据库后,可以更新预配的吞吐量。 可对数据库或容器配置的最大预配吞吐量没有限制。

当前的预配的吞吐量

可以通过 Azure 门户或 SDK 来检索容器或数据库的预配吞吐量:

这些方法的响应还包含容器或数据库的最小预配吞吐量

实际的最小 RU/s 可能因帐户配置而异。 但一般情况下,它为最大值:

  • 400 RU/s
  • 当前存储空间 (GB) * 10 RU/s(这种限制在某些情况下可以放宽,请参阅我们的高存储/低吞吐量计划
  • 数据库或容器上预配的最高 RU/s / 100

更改预配吞吐量

可以通过 Azure 门户或 SDK 来缩放容器或数据库的预配吞吐量:

如果你 减小预配吞吐量,则最多可以将其减小到 最小值

如果你 增大预配吞吐量,则在大多数情况下,操作是即时的。 但是在某些情况下,由于系统任务的原因,该操作可能需要较长的时间来预配所需的资源。 在这种情况下,如果尝试在此操作正在进行时修改预配的吞吐量,则会生成一个 HTTP 423 响应,并会出现一条错误消息,指出另一个缩放操作正在进行。

备注

如果你正在规划非常大的引入工作负荷,并且该工作负荷需要大大增加预配的吞吐量,则请记住:缩放操作没有 SLA,当增加量很大时可能需要很长时间,如上一段所述。 你可能需要提前规划并在工作负荷启动之前开始缩放,同时使用以下方法来检查进度。

你可以通过编程方式检查缩放进度,方法是:读取当前预配的吞吐量并使用以下项:

可以使用 Azure Monitor 指标来查看资源上预配吞吐量 (RU/s) 和存储的历史记录。

高存储/低吞吐量计划

如上面的当前的预配的吞吐量部分所述,可以在容器或数据库上预配的最小吞吐量取决于许多因素。 其中一个因素是当前存储的数据量,因为 Azure Cosmos DB 强制实施每 GB 存储 10 RU/秒的最小吞吐量。

如果需要存储大量数据,但吞吐量要求相对较低,则这可能是个问题。 为了更好地适应这些方案,Azure Cosmos DB 引入了一个“高存储/低吞吐量”计划,该计划降低了合格帐户上的每 GB RU/s 约束。

若要加入此计划并评估你是否完全符合资格,只需填写此调查即可。 然后,Azure Cosmos DB 团队会跟进处理你的加入事宜。

模型比较

下表显示了对数据库与容器预配标准(手动)吞吐量时的差异比较。

参数 对数据库预配标准(手动)吞吐量 对容器预配标准(手动)吞吐量 对数据库预配自动缩放吞吐量 对容器预配自动缩放吞吐量
入口点(最小 RU/秒) 400 RU/秒。 最多可以有 25 个容器,每个容器没有最小的 RU/秒吞吐量。 400 在 400 - 4000 RU/秒之间自动缩放。 最多可以有 25 个容器,每个容器没有最小的 RU/秒吞吐量。 在 400 - 4000 RU/秒之间自动缩放。
每个容器的最小 RU/秒吞吐量 -- 400 -- 在 400 - 4000 RU/秒之间自动缩放
最大 RU 数 对于数据库无限。 对于容器无限。 对于数据库无限。 对于容器无限。
分配或提供给特定容器的 RU 数 无保证。 为给定容器分配的 RU 数取决于多种属性。 属性可以是为共享吞吐量的容器选择的分区键、工作负荷的分布,以及容器的数量。 对容器配置的所有 RU 专门保留给该容器使用。 无保证。 为给定容器分配的 RU 数取决于多种属性。 属性可以是为共享吞吐量的容器选择的分区键、工作负荷的分布,以及容器的数量。 对容器配置的所有 RU 专门保留给该容器使用。
容器的最大存储 不受限制。 无限制 无限制 无限制
容器的每个逻辑分区的最大吞吐量 10K RU/s 10K RU/s 10K RU/s 10K RU/s
容器的每个逻辑分区的最大存储(数据 + 索引) 20 GB 20 GB 20 GB 20 GB

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