AlloyDB for PostgreSQL 是與 PostgreSQL 相容的全代管資料庫服務。這項服務結合 Google 打造的資料庫引擎與雲端式多節點架構，可為要求最嚴苛的應用程式提供企業級效能、可靠性和可用性。
AlloyDB 的用途
AlloyDB 是可擴充的替代方案，可取代自行管理的標準 PostgreSQL。如果想減少管理基礎架構的時間，並將更多時間用於建構應用程式，請使用 AlloyDB。
AlloyDB 專為要求嚴苛的工作負載而設計，包括：
- 混合型交易與數據分析處理 (HTAP)：對即時交易資料執行複雜的分析查詢，不會影響效能或可用性。
- 低延遲 AI 應用程式：使用 AlloyDB AI 建構生成式 AI 應用程式，將向量搜尋和機器學習模型叫用功能直接整合至資料庫引擎，不必進行高延遲的外部資料遷移作業。
- 企業級重要業務工作負載：部署需要最高效能、可靠性和可用性的應用程式，並由跨多個可用性區域的分離式運算和儲存架構提供支援。
AlloyDB 提供的功能
AlloyDB 提供多項服務，您不必自行建構及維護。您可以專注於資料，讓 AlloyDB 處理下列作業：
- 備份：透過隨選和自動排定的備份，以及可復原至特定時間點的持續復原系統，保護資料。
- 高可用性：透過位於不同可用區的備援節點，確保服務不中斷，並在節點之間自動容錯移轉。
- 資源管理：系統會視需要自動分配及釋出記憶體和儲存空間，提升效能和效率。
- 查詢最佳化：使用索引建議工具建議結構定義改善項目，並透過資料欄引擎加快分析查詢，提升資料庫效能。
- 安全性與加密：使用 Google-owned and Google-managed encryption keys 或客戶自行管理的加密金鑰 (CMEK) 保護靜態資料，並透過整合式 Identity and Access Management (IAM) 管理存取權。
資料庫管理
AlloyDB 會管理資料庫的基礎架構，例如自動備份、安全性修補程式和資源分配。不過，AlloyDB 並非獨立的資料庫管理工具。您仍需要管理工具，才能管理資料庫中的結構定義、資料和使用者。
您可以使用下列工具連線及管理資料庫：
- AlloyDB Studio：直接內建於 Google Cloud 控制台的網頁式工具，可讓您透過互動式 SQL 介面探索及管理資料。
- PostgreSQL 用戶端：AlloyDB 與 PostgreSQL 完全相容，因此您可以使用標準管理用戶端和指令列工具 (例如 psql 和 pgAdmin) 處理資料庫。
AlloyDB 定價
AlloyDB 採用「按用量收費」的計費模式，也就是根據您使用的資源計費。AlloyDB 定價會因設定而異，並取決於下列因素：
- 執行個體資源：為主要和讀取集區執行個體選取的機型 (vCPU 數量和 RAM 容量)。
- 儲存空間：叢集彈性儲存層中儲存的資料量。
- 網路：執行個體的網路輸出流量。
詳情請參閱「AlloyDB for PostgreSQL 定價」。
AlloyDB 的運作方式
應用程式會使用標準 PostgreSQL 通訊協定連線至 AlloyDB 執行個體。
AlloyDB 採用分散式架構和資源階層，可大幅提升可用性和效能。
與標準 PostgreSQL 的架構差異
傳統 PostgreSQL 會將處理查詢的資料庫引擎，與儲存空間結合在同一部伺服器上。AlloyDB 採用分散式架構，運算和儲存層各自獨立，可分別調整資源配置。
- 運算：處理查詢的虛擬機器或節點。
- 儲存空間：雲端原生分散式儲存引擎，可將資料保存在多個可用區，並隨著資料量增加自動擴充。
AlloyDB 資源階層
AlloyDB 將資源分為三個層級：叢集、執行個體和節點。
下圖說明 AlloyDB 資源階層，其中包含一個叢集，內有一個主要執行個體和多個負載平衡的讀取集區執行個體：
- 叢集：頂層資源，是區域內資料庫、記錄和其他中繼資料的邏輯容器。您可以在同一個專案和區域中建立多個叢集。
- 執行個體：叢集包含一或多個執行個體。執行個體會為應用程式提供連線點。
- 節點：執行個體由一或多個節點提供。節點是專門用來執行資料庫引擎的虛擬機器 (VM)。
什麼是 AlloyDB 執行個體？
AlloyDB 執行個體是資料庫的存取點。每個執行個體在虛擬私有雲 (VPC) 網路中都有私人靜態 IP 位址。應用程式向這個 IP 位址傳送查詢時，執行個體會將要求轉送至基礎節點處理。
AlloyDB 使用兩種執行個體：
主要執行個體：提供資料的讀取和寫入權限。每個叢集都只有一個主要執行個體。主要執行個體可以是高可用性 (HA) 或基本執行個體。
高可用性：包含兩個節點 (一個使用中節點和一個待命節點)，位於不同可用區，可自動容錯移轉。
基本執行個體：包含單一節點，適用於不需要高可用性的非正式環境。基本執行個體只有一個節點，沒有待命節點。詳情請參閱「使用基本執行個體降低成本」。
讀取集區執行個體：提供唯讀存取權，可調度工作負載資源。您可以新增一或多個讀取集區執行個體，每個執行個體在叢集中最多可包含 20 個節點。AlloyDB 會自動在讀取集區中的節點之間平衡要求負載。
主要功能與特色
AlloyDB 與標準 PostgreSQL 安裝作業有許多不同之處，除了先前所述的多節點架構固有的垂直和水平擴充優勢外，以下各節將深入探討 AlloyDB 的主要功能。
自動調整的資料庫功能
為每個 AlloyDB 節點提供支援的資料庫引擎與 PostgreSQL 完全相容，具備多項功能，可持續分析執行個體處理的查詢結構和頻率，並根據這項資訊建議結構定義改善措施，或自動套用最佳化設定：
索引建議工具可協助您根據使用模式，找出使用新索引最佳化資料庫結構定義的機會。
資料欄引擎會以資料欄格式將資料儲存在記憶體中，加快數據分析查詢的效能。AlloyDB 就能視需要使用進階處理技術，有效率地掃描大量資料表資料。
PostgreSQL 過時資料自動清理功能的自動調整變化版本，會自動調整清理相關參數，以最適合工作負載的形式運作。
自動記憶體和儲存空間管理系統會利用 AlloyDB 運作的 Google 建構雲端式環境，視需要持續分配及釋出記憶體和儲存空間，讓叢集以最佳效能和資源效率運作。
高可用性
根據預設，AlloyDB 叢集會透過主要執行個體的備援節點 (位於兩個不同可用區) 提供高可用性 (HA)，並具備自動容錯移轉功能。
如果叢集在非正式環境中運作，且不需要高可用性，則可改用基本的單一可用區主要執行個體。
新增包含至少兩個節點的讀取集區執行個體，可進一步建立負載平衡、多可用區、高可用性的資料存取點。所有讀取集區執行個體都會獨立於主要執行個體運作。
如要進一步瞭解特定區域的注意事項，請參閱「地理位置與區域」一文。
資料備份與災害復原
AlloyDB 具備持續備份與復原系統，可讓您根據可調整保留期限內的任何時間點建立新叢集。這樣一來，您就能在資料遺失時快速復原。
此外，AlloyDB 還能視需要或定期建立及儲存叢集資料的完整備份。您隨時可以透過備份還原至新的 AlloyDB 叢集，其中包含備份建立時原始叢集的所有資料。
詳情請參閱「關於備份」。
如要進一步進行災難復原，您可以在不同的 Google Cloud區域建立次要叢集，藉此進行跨區域複製。AlloyDB 會以非同步方式，將資料從指定的主要叢集串流至各個次要叢集。您隨時可以將次要叢集升級為主要叢集，或執行跨區域容錯移轉 (預先發布版)，在服務中斷期間自動維護複製拓撲。
詳情請參閱「關於跨區域複製」。
安全性和存取控管
您可以設定叢集，要求使用安全的 AlloyDB Auth Proxy 連線，該 Proxy 會使用 IAM 控管存取權。詳情請參閱「授權」。
AlloyDB 使用標準 PostgreSQL 使用者角色系統進行驗證，並導入 AlloyDB 專屬的幾個額外角色。詳情請參閱「管理 AlloyDB 使用者角色」。
加密
AlloyDB 預設會使用 Google-owned and Google-managed encryption keys保護所有靜態資料。如果需要使用您提供的金鑰加密資料，可以在建立叢集時指定客戶自行管理的加密金鑰 (CMEK)。AlloyDB 接著會使用 CMEK 金鑰，加密寫入該叢集的所有資料。
CMEK 也適用於備份。建立隨選備份、設定備份排程或從備份還原時，可以指定 CMEK 金鑰。
詳情請參閱「關於 CMEK」。
維護與更新
在 AlloyDB 叢集的生命週期中，可能會發生兩種更新：
- 系統更新：Google 會定期執行系統更新，確保基礎硬體和軟體可靠、安全，並發揮最佳效能。這些更新包括安全性修補程式、作業系統升級，以及 PostgreSQL 伺服器次要版本更新。
- 設定更新：您手動對叢集或執行個體進行的變更，以因應工作負載需求變化。例如調整執行個體的 vCPU 和記憶體數量，或修改資料庫旗標。
AlloyDB 維護作業不會中斷服務。具體做法是準備好替代伺服器，並在準備就緒時快速與使用中的伺服器交換。在這項程序中，主要執行個體的停機時間通常不到一秒，讀取集區則會持續可用。資料庫的所有有效連線都會暫時中斷，但您在整個過程中仍可正常使用資料庫。
如要加快套用旗標更新，即使停機時間較長也沒關係，可以使用 FORCE_APPLY 更新模式。
AlloyDB AI
AlloyDB AI 將一套 AI 和機器學習功能直接整合至 AlloyDB 資料庫。過去，建構 AI 應用程式需要複雜的資料管道和 ETL 程序，才能將資料從作業資料庫移至專門的 AI/機器學習平台。這種方法會帶來一些挑戰，例如資料移轉導致延遲時間增加、管理不同系統導致作業負擔增加，以及重複儲存。AlloyDB AI 直接將 AI 功能整合至資料庫，因此不需要大量移動外部資料。
為協助開發 AI 應用程式，AlloyDB AI 提供下列擴充功能：
vector(專為 AlloyDB AI 自訂的pgvector版本)：儲存及建立向量嵌入索引，用於語意搜尋。支援執行混合型查詢和相似度搜尋。如要開始使用向量搜尋，請參閱「執行向量搜尋」。alloydb_scann：採用 ScaNN 演算法，實作高效率的最鄰近索引，提供高效能的近似最鄰近搜尋。詳情請參閱「建立 ScaNN 索引」。google_ml_integration：提供 AI 函式的存取權，可從 AlloyDB 叫用機器學習模型，執行生成嵌入、語意排名、AI 篩選器和彙整，以及文字生成和摘要等工作。模型端點管理功能可讓您註冊及叫用 AI 模型，包括 OpenAI 或 Anthropic 的外部模型。詳情請參閱「註冊模型端點」和「使用 AI 運算子評估語意查詢」。alloydb_ai_nl：可讓您使用自然語言與資料庫互動。應用程式開發人員可運用這項功能，根據使用者提出的自然語言問題，生成準確且安全的 SQL 查詢，讓不熟悉 SQL 的使用者也能存取資料。詳情請參閱「自然語言總覽」。
如需 AlloyDB AI 功能的用途清單，請參閱「建構生成式 AI 應用程式」。
擴充功能支援
AlloyDB 支援多種熱門的 PostgreSQL 擴充功能。如需完整清單，請參閱「支援的資料庫擴充功能」。
自行託管的替代方案：AlloyDB Omni
除了在 Google Cloud中執行 AlloyDB，您也可以選擇 Google 提供的 AlloyDB Omni。這個精簡、可下載的 AlloyDB 版本，可讓您在自己的 Linux 運算環境中執行強大的資料庫引擎，無論環境位於何處。
如要在Google Cloud 控制台中探索部署選項、程式碼實驗室及管理訂閱項目，請前往 AlloyDB Omni 控制台頁面。
詳情請參閱「AlloyDB Omni 總覽」。