DynamoDB Einordnung

• Managed Service von AWS
• NoSQL-Datenbank - unterstützt Key-Value und Dokumentendaten
• Serverless: keine Serververwaltung notwendig
• Automatische Skalierung und hohe Verfügbarkeit
• Multi-Region-Replikation möglich (Global Tables)
• SLA: 99,999 % Verfügbarkeit

Tabellen, Items, Attribute

Grundstruktur

• Tabelle: Sammlung von Items (kein festes Schema)
• Item: einzelner Datensatz, schemalos
• Attribut: typisiertes Feld (String, Number, Binary, List, Map, …)
• JSON-ähnliche Struktur
• Maximale Item-Größe: 400 KB

Primärschlüssel: Partition Key

• Einfacher Primärschlüssel aus einem einzigen Attribut
• DynamoDB berechnet einen Hash-Wert → bestimmt physische Partition
• Jedes Item muss einen eindeutigen Partition Key besitzen

{
  "UserId": "U-1001",   <-- PK
  "Name": "Alice",
  "Email": "alice@example.com"
}

Primärschlüssel: Composite Key

• Partition Key + Sort Key
• Mehrere Items mit gleichem Partition Key möglich
• Sort Key ermöglicht Bereichsabfragen (begins_with, between, <, >, …)

{
  "UserId":  "U-1001",    <-- PK
  "OrderId": "O-2024-01", <-- SK
  "Total":   149.99
}

Local Secondary Index (LSI)

• Gleicher Partition Key wie Basistabelle, aber anderer Sort Key
• Alternative Sortierung und Filterung innerhalb einer Partition
• Muss beim Erstellen der Tabelle definiert werden
• Maximal 5 LSIs pro Tabelle
• Starke Konsistenz möglich
• Teilt Kapazität mit der Basistabelle

Global Secondary Index (GSI)

• Eigener Partition Key und optionaler Sort Key
• Abfragen nach beliebigen Attributen möglich
• Kann jederzeit erstellt oder gelöscht werden
• Eigene Lese- und Schreibkapazität
• Nur Eventually Consistent Reads
• Maximal 20 GSIs pro Tabelle (Standard-Limit)

Kapazitätsmodi

Provisioned

• Feste Anzahl Read Capacity Units (RCU) und Write Capacity Units (WCU)
• 1 RCU = 1 strongly consistent Read (4 KB) oder 2 eventually consistent Reads
• 1 WCU = 1 Write bis 1 KB
• Auto-Scaling möglich
• Günstiger bei vorhersehbarer Last

On-Demand

• Keine Kapazitätsplanung notwendig
• Bezahlung pro Request (Pay-per-request)
• Automatische Skalierung auf jede Last
• Geeignet für unbekannte oder stark schwankende Last
• Höhere Kosten pro Request als Provisioned

Lese- und Schreiboperationen

• GetItem: einzelnes Item über Primary Key abrufen
• PutItem: Item einfügen oder vollständig ersetzen
• UpdateItem: einzelne Attribute eines Items ändern
• DeleteItem: einzelnes Item löschen
• Query: effiziente Abfrage über Partition Key (+ optionaler Sort Key Bedingung)
• Scan: vollständiger Tabellen-Scan, alle Items werden gelesen (ineffizient)
• BatchGetItem / BatchWriteItem: mehrere Items auf einmal lesen / schreiben

Konsistenz

• Eventually Consistent Read (Standard): geringere Kosten (0,5× RCU), Daten ggf. kurz veraltet
• Strongly Consistent Read: aktuellste Daten, 1× RCU, höhere Latenz
• GSI-Lesezugriffe sind immer eventually consistent
• Transaktionen möglich für ACID-Anforderungen

Transaktionen

• TransactWriteItems: atomares Schreiben über mehrere Items / Tabellen
• TransactGetItems: konsistentes Lesen mehrerer Items in einer Operation
• ACID-Garantien: Atomarität, Konsistenz, Isolation, Dauerhaftigkeit
• Bis zu 100 Items oder 4 MB pro Transaktion
• Kosten: 2× WCU bzw. 2× RCU im Vergleich zu nicht-transaktionalen Operationen
• Kein Cross-Region-Support (nur innerhalb einer Region)

DynamoDB Streams

• Change Data Capture (CDC): Protokoll aller Änderungen
• Ereignisse: INSERT, MODIFY, REMOVE
• Aufbewahrungsdauer: 24 Stunden
• Integration mit AWS Lambda
• TTL (Time to Live): automatisches Löschen abgelaufener Items
• Grundlage für Global Tables

Global Tables

• Multi-Region-Replikation: Tabelle in mehreren AWS-Regionen aktiv
• Active-Active: Lese- und Schreibzugriffe in jeder Region
• Eventual Consistency zwischen Regionen (< 1 Sekunde)
• Konfliktauflösung: Last-Write-Wins
• Basiert auf DynamoDB Streams
• Niedrige Latenz für globale Nutzer

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