Перенос приложения из Amazon DynamoDB в Azure Cosmos DB

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: NoSQL

Azure Cosmos DB — это масштабируемая, глобально распределенная, полностью управляемая база данных. Он обеспечивает гарантированный доступ к данным с низкой задержкой.

В этой статье описывается перенос приложения .NET из Amazon DynamoDB в Azure Cosmos DB с минимальными изменениями кода. Дополнительные сведения об Azure Cosmos DB см. в этой обзорной статье.

Концептуальные различия

В следующей таблице перечислены основные основные различия между Azure Cosmos DB и DynamoDB:

Структурные различия

Структура JSON Azure Cosmos DB проще, чем структура JSON в DynamoDB. В следующем примере показаны различия.

DynamoDB

Следующий объект JSON представляет формат данных в DynamoDB:

{
TableName: "Music",
KeySchema: [
{ 
  AttributeName: "Artist",
  KeyType: "HASH", //Partition key
},
{ 
  AttributeName: "SongTitle",
  KeyType: "RANGE" //Sort key
}
],
AttributeDefinitions: [
{ 
  AttributeName: "Artist",
  AttributeType: "S"
},
{ 
  AttributeName: "SongTitle",
  AttributeType: "S"
}
],
ProvisionedThroughput: {
  ReadCapacityUnits: 1,
  WriteCapacityUnits: 1
 }
}

Azure Cosmos DB

Следующий объект JSON представляет формат данных в Azure Cosmos DB:

{
"Artist": "",
"SongTitle": "",
"AlbumTitle": "",
"Year": 9999,
"Price": 0.0,
"Genre": "",
"Tags": ""
}

Перенос кода

В этой статье рассматривается перенос кода приложения в Azure Cosmos DB, который является критически важным аспектом миграции базы данных. Чтобы понять, как работает процесс миграции, в следующих разделах сравнивается код между Amazon DynamoDB и Azure Cosmos DB.

Чтобы скачать исходный код, выполните клонирование следующего репозитория.

git clone https://github.com/Azure-Samples/DynamoDB-to-CosmosDB

Предпосылки

• .NET Framework 4.7.2.
• Последняя версия Visual Studio с рабочей нагрузкой разработки Azure. Вы можете начать с бесплатной среды разработки Visual Studio Community. При установке Visual Studio включите рабочую нагрузку разработки для Azure.
• Доступ к учетной записи Azure Cosmos DB для NoSQL.
• Локальная установка Amazon DynamoDB.
• Java 8.
• Скачиваемая версия Amazon DynamoDB. Запустите его через порт 8000. (Вы можете изменить и настроить код.)

Настройка кода

Добавьте в проект следующий пакет NuGet:

Install-Package Microsoft.Azure.Cosmos

Установка подключения

DynamoDB

В Amazon DynamoDB используется следующий код для подключения:

    AmazonDynamoDBConfig addbConfig = new AmazonDynamoDBConfig() ;
        addbConfig.ServiceURL = "endpoint";
        try { aws_dynamodbclient = new AmazonDynamoDBClient( addbConfig ); }

Azure Cosmos DB

Для подключения к Azure Cosmos DB измените код следующим образом.

client_documentDB = new CosmosClient(
    "<nosql-account-endpoint>",
    tokenCredential
);

Оптимизация подключения в Azure Cosmos DB

В Azure Cosmos DB можно оптимизировать подключение с помощью следующих параметров.

• ConnectionMode: используйте режим прямого подключения для подключения к узлам данных в службе Azure Cosmos DB. Используйте режим шлюза только для инициализации и кэширования логических адресов и выполняйте обновление в случае изменений. Дополнительные сведения см. в режимах подключения пакета SDK SQL для Azure Cosmos DB.

• ApplicationRegion: используйте этот параметр, чтобы задать предпочтительный геореплицированный регион для взаимодействия с Azure Cosmos DB. Дополнительные сведения см. в статье "Глобальное распространение данных с помощью Azure Cosmos DB".

• ConsistencyLevel: используйте этот параметр для переопределения уровня согласованности по умолчанию. Дополнительные сведения см. в разделе "Уровни согласованности" в Azure Cosmos DB.

• BulkExecutionMode: используйте этот параметр для выполнения массовых операций, задав свойству AllowBulkExecution значение true. Дополнительные сведения см. в статье о массовом импорте данных в учетную запись Azure Cosmos DB для NoSQL с помощью пакета SDK для .NET.

  client_cosmosDB = new CosmosClient(" Your connection string ",new CosmosClientOptions()
  { 
    ConnectionMode=ConnectionMode.Direct,
    ApplicationRegion=Regions.EastUS2,
    ConsistencyLevel=ConsistencyLevel.Session,
    AllowBulkExecution=true  
  });
  

Создание контейнера

DynamoDB

Чтобы сохранить данные в Amazon DynamoDB, сначала необходимо создать таблицу. Определите схему, тип ключа и атрибуты, как показано в следующем коде:

// movies_key_schema
public static List<KeySchemaElement> movies_key_schema
  = new List<KeySchemaElement>
{
  new KeySchemaElement
  {
    AttributeName = partition_key_name,
    KeyType = "HASH"
  },
  new KeySchemaElement
  {
    AttributeName = sort_key_name,
    KeyType = "RANGE"
  }
};

// key names for the Movies table
public const string partition_key_name = "year";
public const string sort_key_name      = "title";
  public const int readUnits=1, writeUnits=1; 

    // movie_items_attributes
    public static List<AttributeDefinition> movie_items_attributes
  = new List<AttributeDefinition>
{
  new AttributeDefinition
  {
    AttributeName = partition_key_name,
    AttributeType = "N"
  },
  new AttributeDefinition
  {
    AttributeName = sort_key_name,
    AttributeType = "S"
  }

CreateTableRequest  request;
CreateTableResponse response;

// Build the 'CreateTableRequest' structure for the new table
request = new CreateTableRequest
{
  TableName             = table_name,
  AttributeDefinitions  = table_attributes,
  KeySchema             = table_key_schema,
  // Provisioned-throughput settings are always required,
  // although the local test version of DynamoDB ignores them.
  ProvisionedThroughput = new ProvisionedThroughput( readUnits, writeUnits );
};

Azure Cosmos DB

В Amazon DynamoDB необходимо подготовить единицы вычислений чтения и вычислительные единицы записи. В Azure Cosmos DB укажите пропускную способность в виде единиц запросов в секунду (ЕЗ/с). Вы можете динамически использовать RU/s для выполнения любых операций. Данные организованы как база данных, контейнер и элемент. Пропускную способность можно указать на уровне базы данных, на уровне коллекции или обоих.

Создание базы данных:

await client_cosmosDB.CreateDatabaseIfNotExistsAsync(movies_table_name);

Чтобы создать контейнер, выполните приведенные действия.

await cosmosDatabase.CreateContainerIfNotExistsAsync(new ContainerProperties() { PartitionKeyPath = "/" + partitionKey, Id = new_collection_name }, provisionedThroughput);

Загрузка данных

DynamoDB

В приведенном ниже коде показано, как необходимо загружать данные в Amazon DynamoDB. В коде moviesArray перечислены документы JSON, а затем необходимо выполнить итерацию и загрузить документы JSON в Amazon DynamoDB.

int n = moviesArray.Count;
for( int i = 0, j = 99; i < n; i++ )
    {
  try
  {
    string itemJson = moviesArray[i].ToString();
    Document doc = Document.FromJson(itemJson);
    Task putItem = moviesTable.PutItemAsync(doc);
    if( i >= j )
    {
      j++;
      Console.Write( "{0,5:#,##0}, ", j );
      if( j % 1000 == 0 )
        Console.Write( "\n " );
      j += 99;
    }
    await putItem;

Azure Cosmos DB

В Azure Cosmos DB вы можете выполнить потоковую передачу и запись с помощью moviesContainer.CreateItemStreamAsync(). Однако в этом примере JSON десериализуется в тип MovieModel, чтобы продемонстрировать возможность приведения типов. Код многопоточный и использует распределенную архитектуру в Azure Cosmos DB для ускорения загрузки.

List<Task> concurrentTasks = new List<Task>();
for (int i = 0, j = 99; i < n; i++)
{
  try
  {
      MovieModel doc= JsonConvert.DeserializeObject<MovieModel>(moviesArray[i].ToString());
      doc.Id = Guid.NewGuid().ToString();
      concurrentTasks.Add(moviesContainer.CreateItemAsync(doc,new PartitionKey(doc.Year)));
      {
          j++;
          Console.Write("{0,5:#,##0}, ", j);
          if (j % 1000 == 0)
              Console.Write("\n               ");
          j += 99;
      }
      
  }
  catch (Exception ex)
  {
      Console.WriteLine("\n     ERROR: Could not write the movie record #{0:#,##0}, because:\n       {1}",
                          i, ex.Message);
      operationFailed = true;
      break;
  }
}
await Task.WhenAll(concurrentTasks);

Создание документа

DynamoDB

Написание нового документа в Amazon DynamoDB не является безопасным. В следующем примере используется newItem тип документа:

Task<Document> writeNew = moviesTable.PutItemAsync(newItem, token);
await writeNew;

Azure Cosmos DB

Azure Cosmos DB обеспечивает безопасность типов с помощью модели данных. В этом примере используется модель данных с именем MovieModel:

public class MovieModel
{
    [JsonProperty("id")]
    public string Id { get; set; }
    [JsonProperty("title")]
    public string Title{ get; set; }
    [JsonProperty("year")]
    public int Year { get; set; }
    public MovieModel(string title, int year)
    {
        this.Title = title;
        this.Year = year;
    }
    public MovieModel()
    {

    }
    [JsonProperty("info")]
    public   MovieInfo MovieInfo { get; set; }

    internal string PrintInfo()
    {
        if(this.MovieInfo!=null)
        return            string.Format("\nMovie with title:{1}\n Year: {2}, Actors: {3}\n Directors:{4}\n Rating:{5}\n", this.Id, this.Title, this.Year, String.Join(",",this.MovieInfo.Actors), this.MovieInfo, this.MovieInfo.Rating);
        else
            return string.Format("\nMovie with  title:{0}\n Year: {1}\n",  this.Title, this.Year);
    }
}

В Azure Cosmos DB newItem это MovieModel:

 MovieModel movieModel = new MovieModel()
            {
                Id = Guid.NewGuid().ToString(),
                Title = "The Big New Movie",
                Year = 2018,
                MovieInfo = new MovieInfo() { Plot = "Nothing happens at all.", Rating = 0 }
            };
    var writeNew= moviesContainer.CreateItemAsync(movieModel, new Microsoft.Azure.Cosmos.PartitionKey(movieModel.Year));
    await writeNew;

Чтение документа

DynamoDB

Для чтения данных в Amazon DynamoDB необходимо определить примитивы.

// Create primitives for the HASH and RANGE portions of the primary key
Primitive hash = new Primitive(year.ToString(), true);
Primitive range = new Primitive(title, false);

  Task<Document> readMovie = moviesTable.GetItemAsync(hash, range, token);
  movie_record = await readMovie;

Azure Cosmos DB

При использовании Azure Cosmos DB запрос является естественным (LINQ):

IQueryable<MovieModel> movieQuery = moviesContainer.GetItemLinqQueryable<MovieModel>(true)
                        .Where(f => f.Year == year && f.Title == title);
// The query is executed synchronously here, but can also be executed asynchronously via the IDocumentQuery<T> interface
    foreach (MovieModel movie in movieQuery)
    {
      movie_record_cosmosdb = movie;
    }

Коллекция документов в предыдущем примере является типобезопасной и предоставляет естественную возможность запроса.

Обновление элемента

DynamoDB

Обновление элемента в Amazon DynamoDB:

updateResponse = await client.UpdateItemAsync( updateRequest );

Azure Cosmos DB

В Azure Cosmos DB обновление обрабатывается как Upsert операция (т. е. вставьте документ, если он не существует):

await moviesContainer.UpsertItemAsync<MovieModel>(updatedMovieModel);

Удаление документа

DynamoDB

Чтобы удалить элемент в Amazon DynamoDB, необходимо еще раз обратиться к примитивам.

Primitive hash = new Primitive(year.ToString(), true);
      Primitive range = new Primitive(title, false);
      DeleteItemOperationConfig deleteConfig = new DeleteItemOperationConfig( );
      deleteConfig.ConditionalExpression = condition;
      deleteConfig.ReturnValues = ReturnValues.AllOldAttributes;
      
  Task<Document> delItem = table.DeleteItemAsync( hash, range, deleteConfig );
        deletedItem = await delItem;

Azure Cosmos DB

В Azure Cosmos DB вы можете получить документ и удалить его асинхронно:

var result= ReadingMovieItem_async_List_CosmosDB("select * from c where c.info.rating>7 AND c.year=2018 AND c.title='The Big New Movie'");
while (result.HasMoreResults)
{
  var resultModel = await result.ReadNextAsync();
  foreach (var movie in resultModel.ToList<MovieModel>())
  {
    await moviesContainer.DeleteItemAsync<MovieModel>(movie.Id, new PartitionKey(movie.Year));
  }
  }

Поиск документов

DynamoDB

В Amazon DynamoDB функции API необходимы для запроса данных:

QueryOperationConfig config = new QueryOperationConfig( );
  config.Filter = new QueryFilter( );
  config.Filter.AddCondition( "year", QueryOperator.Equal, new DynamoDBEntry[ ] { 1992 } );
  config.Filter.AddCondition( "title", QueryOperator.Between, new DynamoDBEntry[ ] { "B", "Hzz" } );
  config.AttributesToGet = new List<string> { "year", "title", "info" };
  config.Select = SelectValues.SpecificAttributes;
  search = moviesTable.Query( config ); 

Azure Cosmos DB

В Azure Cosmos DB можно выполнять проекцию и фильтрацию в простом SQL-запросе:

var result = moviesContainer.GetItemQueryIterator<MovieModel>( 
  "select c.Year, c.Title, c.info from c where Year=1998 AND (CONTAINS(Title,'B') OR CONTAINS(Title,'Hzz'))");

Для операций с диапазоном (например, betweenнеобходимо выполнить сканирование в Amazon DynamoDB:

ScanRequest sRequest = new ScanRequest
{
  TableName = "Movies",
  ExpressionAttributeNames = new Dictionary<string, string>
  {
    { "#yr", "year" }
  },
  ExpressionAttributeValues = new Dictionary<string, AttributeValue>
  {
      { ":y_a", new AttributeValue { N = "1960" } },
      { ":y_z", new AttributeValue { N = "1969" } },
  },
  FilterExpression = "#yr between :y_a and :y_z",
  ProjectionExpression = "#yr, title, info.actors[0], info.directors, info.running_time_secs"
};

ClientScanning_async( sRequest ).Wait( );

В Azure Cosmos DB можно использовать SQL-запрос и однострочный оператор:

var result = moviesContainer.GetItemQueryIterator<MovieModel>( 
  "select c.title, c.info.actors[0], c.info.directors,c.info.running_time_secs from c where BETWEEN year 1960 AND 1969");

Удаление контейнера

DynamoDB

Для удаления таблицы в Amazon DynamoDB можно указать следующую инструкцию.

client.DeleteTableAsync( tableName );

Azure Cosmos DB

Для удаления коллекции в Azure Cosmos DB укажите следующую инструкцию.

await moviesContainer.DeleteContainerAsync();

При необходимости удалите базу данных:

await cosmosDatabase.DeleteAsync();

Сводка

Как показано в предыдущих примерах, Azure Cosmos DB поддерживает естественные запросы (SQL), а операции являются асинхронными. Вы можете легко перенести сложный код в Azure Cosmos DB. Код становится проще после миграции.

Связанный контент

• Дополнительные сведения об оптимизации производительности.
• Узнайте, как оптимизировать операции чтения и записи.
• Сведения о мониторинге в Azure Cosmos DB.