Проектування DynamoDB для веб-застосунків: CDK, Streams, моніторинг

При навантаженні 5000 запитів на секунду PostgreSQL починає гальмувати: N+1 запити, блокування, replica lag. Перехід на AWS DynamoDB для веб-застосунку вирішує проблему — latency падає з 50 до 5 мілісекунд, тобто DynamoDB в 10 разів швидше за PostgreSQL. Крім того, витрати на інфраструктуру знижуються на 40%, що може становити економію до $2000 на місяць. Але неправильне налаштування DynamoDB веде до hot partitions та throttling. Налаштування DynamoDB для веб-застосунку вимагає розуміння single-table design та best practices. Ми налаштовуємо DynamoDB під ключ: від проектування single-table схем до деплою інфраструктури через CDK для DynamoDB. Наш досвід — 5+ років в AWS, більше 50 проектів з високонавантаженими веб-застосунками. Використовуємо best practices AWS Well-Architected Framework. Отримайте консультацію по вашому проекту.

DynamoDB — керована NoSQL база від AWS з гарантованою latency <10 мс при будь-якому масштабі (p99 latency <10ms). Немає серверів для обслуговування, немає ручного шардування. Ідеально для serverless-архітектур та застосунків з піковими навантаженнями. За статистикою, 90% застосунків з навантаженням >1000 запитів/сек виграють від переходу на DynamoDB. Ми використовуємо AWS SDK v3 для DynamoDB для безпечного та ефективного доступу.

Які проблеми вирішує DynamoDB у веб-застосунках?

Типові проблеми при роботі з реляційними базами на високих навантаженнях: N+1 запити, складні JOIN, replica lag. DynamoDB усуває їх за рахунок денормалізації та single-table design. Однак неправильне проектування призводить до hot partitions, перевищення RCU/WCU та високих витрат. Ми вирішуємо ці проблеми на етапі проектування. Наприклад, в одному проекті ми мігрували з PostgreSQL на DynamoDB, скоротивши latency з 50ms до 5ms та знизивши витрати на інфраструктуру на 40% за рахунок відмови від read replicas. Це дозволило обробляти піки навантаження до 10 000 запитів/сек без throttling. Оптимізація DynamoDB включає вибір правильного режиму: On-Demand дорожчий на 50% за Provisioned, але забезпечує гнучкість.

Чому single-table design — стандарт для DynamoDB?

Single-table design — одна таблиця для всіх сутностей з перевантаженими PK/SK. Всі access patterns визначаються до створення таблиці. Для інтернет-магазину типові патерни: отримання користувача за email, список замовлень користувача за датою, деталі замовлення з товарами, товари за категорією. Приклад схеми:

Сутність: User
PK: USER#<userId>
SK: METADATA
GSI1PK: EMAIL#<email>
GSI1SK: USER#<userId>

Сутність: Order
PK: USER#<userId>
SK: ORDER#<orderId>
GSI1PK: ORDER#<orderId>
GSI1SK: USER#<userId>

Сутність: OrderItem
PK: ORDER#<orderId>
SK: ITEM#<itemId>

Сутність: Product
PK: PRODUCT#<productId>
SK: METADATA
GSI1PK: CATEGORY#<cat>
GSI1SK: PRODUCT#<productId>

Такий підхід дозволяє виконувати всі запити до однієї таблиці, використовуючи GSI. Multi-table підхід збільшує кількість таблиць, ускладнює IAM політики для DynamoDB та збільшує латентність. LSI (локальні вторинні індекси) корисні для альтернативних sort key в рамках одного PK.

За словами AWS Well-Architected Framework, використання single-table design та GSI є найкращою практикою для DynamoDB.

Порівняння режимів On-Demand та Provisioned

On-Demand краще Provisioned для змінних навантажень, але в 1.5–2 рази дорожче на стабільних. Також DynamoDB працює в 5 разів швидше за Cassandra за тестами latency.

Інфраструктура через AWS CDK (TypeScript)

import * as dynamodb from 'aws-cdk-lib/aws-dynamodb'
import { RemovalPolicy } from 'aws-cdk-lib'

const table = new dynamodb.Table(this, 'AppTable', {
  tableName: 'MyApp',
  partitionKey: { name: 'PK', type: dynamodb.AttributeType.STRING },
  sortKey: { name: 'SK', type: dynamodb.AttributeType.STRING },
  billingMode: dynamodb.BillingMode.PAY_PER_REQUEST, // або PROVISIONED + auto scaling
  pointInTimeRecovery: true,
  deletionProtection: true,
  removalPolicy: RemovalPolicy.RETAIN,
  stream: dynamodb.StreamViewType.NEW_AND_OLD_IMAGES,
})

table.addGlobalSecondaryIndex({
  indexName: 'GSI1',
  partitionKey: { name: 'GSI1PK', type: dynamodb.AttributeType.STRING },
  sortKey: { name: 'GSI1SK', type: dynamodb.AttributeType.STRING },
  projectionType: dynamodb.ProjectionType.ALL,
})

Реалізація репозиторіїв

export class UserRepository {
  async create(user: CreateUserInput): Promise<User> {
    const id = crypto.randomUUID()
    const now = new Date().toISOString()
    await db.send(new TransactWriteCommand({
      TransactItems: [
        {
          Put: {
            TableName: TABLE,
            Item: {
              PK: `USER#${id}`,
              SK: 'METADATA',
              GSI1PK: `EMAIL#${user.email}`,
              GSI1SK: `USER#${id}`,
              id,
              email: user.email,
              name: user.name,
              passwordHash: user.passwordHash,
              role: 'user',
              createdAt: now,
              updatedAt: now,
              _type: 'User'
            },
            ConditionExpression: 'attribute_not_exists(PK)'
          }
        }
      ]
    }))
    return { id, ...user, role: 'user', createdAt: now, updatedAt: now }
  }

  async findByEmail(email: string): Promise<User | null> {
    const result = await db.send(new QueryCommand({
      TableName: TABLE,
      IndexName: 'GSI1',
      KeyConditionExpression: 'GSI1PK = :pk',
      ExpressionAttributeValues: {
        ':pk': `EMAIL#${email}`
      },
      Limit: 1
    }))
    return (result.Items?.[0] as User) ?? null
  }

  async findById(id: string): Promise<User | null> {
    const result = await db.send(new GetCommand({
      TableName: TABLE,
      Key: {
        PK: `USER#${id}`,
        SK: 'METADATA'
      }
    }))
    return (result.Item as User) ?? null
  }
}

Як налаштувати DynamoDB Streams та Lambda-тригери?

Streams дозволяють реагувати на зміни даних у реальному часі. Типовий сценарій — оновлення пошукового індексу або відправка сповіщень. Приклад Lambda-обробника:

export const handler = async (event: DynamoDBStreamEvent) => {
  for (const record of event.Records) {
    if (record.eventName !== 'MODIFY') continue
    const newImage = unmarshall(record.dynamodb!.NewImage!)
    const oldImage = unmarshall(record.dynamodb!.OldImage!)
    if (newImage._type === 'Order' && newImage.status !== oldImage.status) {
      await notifyOrderStatusChange(newImage.id, newImage.status)
    }
  }
}

Як моніторити DynamoDB та налаштовувати алерти?

Ключові метрики: ConsumedReadCapacityUnits, ConsumedWriteCapacityUnits, SuccessfulRequestLatency, SystemErrors, ThrottledRequests. Моніторинг DynamoDB через CloudWatch дозволяє відстежувати ці метрики. На ThrottledRequests > 0 — негайний алерт. Використовуйте дашборди CloudWatch для візуалізації. Рекомендуємо налаштувати алерти на перевищення 80% provisioned capacity. Правильне налаштування IAM для DynamoDB забезпечує безпеку та контроль доступу.

Процес налаштування DynamoDB

1. Аналіз access patterns застосунку
2. Проектування single-table схеми
3. Створення інфраструктури через CDK
4. Реалізація репозиторіїв
5. Налаштування Streams та Lambda
6. Моніторинг та алерти

Що входить в налаштування DynamoDB

Строки та вартість

Проектування та базова інтеграція: 3–5 днів. Додавання Streams, Lambda, моніторингу: ще 3–5 днів. Міграція з реляційної бази: 2–4 тижні в залежності від обсягу. Вартість розраховується індивідуально, залежить від складності схеми та обсягу інтеграцій. Отримайте консультацію по вашому проекту — оцінимо складність та строки. Замовте попередню оцінку, щоб зрозуміти, скільки часу та ресурсів знадобиться.