NoSQL データベースレプリケーション

公開: 2023-02-12

NoSQL データベースの Rep (またはレプリケーション) とは、あるノードから別のノードにデータをコピーして、各ノードが同じデータのコピーを持つようにするプロセスを指します。これは、異なるノードからアクセスできるデータの複数のコピーを提供することにより、パフォーマンスと可用性を向上させるために行われます。 NoSQL データベースは、高可用性と水平スケーラビリティが整合性よりも重要な状況でよく使用されます。これは、複数のノード間でデータを複製するプロセスが不整合につながる可能性があるためです。ただし、ほとんどの NoSQL データベースには、データの最終的な一貫性を保証するメカニズムが用意されています。

Nosql はリレーショナルにできますか?

NoSQL データベースにはリレーショナル構造がないため、SQL データベースとは異なる構造 (行と列ではない) が許可され、データのフォーマット方法の柔軟性が向上します。

リレーショナルまたは NoSQL アーキテクチャに基づくデータベースシステムは、クラウドネイティブアプリで一般的に使用されます。データはさまざまな方法で保存され、ユーザーが Web サイトにアクセスしたときの扱いも異なります。非構造化データと半構造化データ (通常はキーと値のペアまたはドキュメント) は、No-SQL データベースに格納できます。 NoSQL データストアは、1 秒未満の応答時間を頻繁に必要とするサービスに適しています。現在更新されているアイテムについて一貫性のあるシステムにクエリを実行すると、すべてのレプリカが更新に成功している限り、応答は待機します。応答が最新でなくても、すべてのノードが即時応答を返します。 Partition Tolerance が有効になっている場合、複製されたデータノードに障害が発生しても、システムは機能し続けます。

Database as a Service (DBaaS) を利用することにより、クラウドネイティブアプリケーションではデータサービスが優先されます。これらのサービスは、セキュリティとスケーラビリティだけでなく、安全でスケーラブルなモニタリングも提供します。各サービスには、構成可能な Azure 仮想マシンにインストールされた独自のデータベースがあります。特定のデータ要件については、クラウドネイティブマイクロサービスでリレーショナルデータベースと NoSQL データベースの両方を実装できます。 Azure では、サービスとしてのマネージドリレーショナルデータベース (DBaaS) を多数提供しています。それらはすべて、従量制とジャストインタイムの容量の両方を提供します。 Microsoft の主力製品である SQL Server データベースと、さまざまなオープンソースの代替データベースが、Microsoft のデータベースに含まれています。

必要な処理コア、メモリ、およびストレージの量を選択すると、数分で Azure データベースをプロビジョニングできます。 Microsoft は、PostgreSQL などの一般的なオープンソースデータベースのマネージドバージョンを提供することで、オープンプラットフォームへの投資を続けています。サーバーレスコンピューティングレベルでデータベースが非アクティブになると、データベースの停止が自動的に中断され、単一のストレージ料金が適用されます。たとえば、Oracle が Sun Microsystems を買収したとき、管理されたバージョンの MariaDB が作成されました。 Azure クラウドでは、Azure Database for MariaDB はサービスとしてのフルマネージドのリレーショナルデータベースです。このサービスは、MariaDB community edition サーバーエンジンに基づいています。さらに、動的なスケーラビリティと予測可能なパフォーマンスをサポートするため、ミッションクリティカルなワークロードに最適です。

コマンドラインインターフェイスツールまたは Azure Data Migration Service を使用して、Postgres データベースを Azure に移行できます。 CosmosDB のグローバルアクティブ/アクティブクラスターを使用すると、任意のデータベースリージョンを構成して、書き込みと読み取りの両方をサポートできます。開発チームは、データやコードを変更することなく、既存の Mongo、Gremlin、または Cassandra データベースを CosmosDB に移行できます。 Azure テーブルストレージは、Azure テーブルストレージをサービスとして使用することで、簡単に CosmosDB テーブル API に移行できます。図 5-13 は、 Azure Cosmos DBで使用できる明確に定義された 5 つの整合性モデルを示しています。これらのオプションを使用すると、可用性、一貫性、およびパフォーマンスの間でリアルタイムで詳細なトレードオフを行うことができます。以下の表は、それぞれの場合の一貫性のレベルを示しています。

Microsoft の Program Lifecycle Services チームのマネージャーである Jeremy Likness が、5 つのモデルについて優れた説明を提供しています。新しい SQL データベーステクノロジでは、リレーショナルデータベース上で NoSQL と ACID の保証を組み合わせることで、分散スケーラビリティが実現されます。 NewSQL データベースは、クラウドで動作する仮想マシンを迅速に再起動または再起動できる一時的なクラウド環境で成功します。前の図は、Cloud Native Computing Foundation によって公開されたオープンソースプロジェクトから導き出されたものです。クライアントは、Kubernetes の Services コンストラクトを使用して、単一の DNS エントリで同一の NewSQL データベースプロセスのグループに対処できます。サービスがリンクされているサービスのアドレスからデータベースインスタンスのリンクを解除することにより、サービスの既存のインスタンスを中断することなくスケーリングできます。別の時間にサービスをリクエストしても、常に同じ結果が得られます。

NoSQL データベースの基礎となる構造の各タイプは、データの格納に使用されます。ドキュメントデータベースは、ドキュメントに関するデータを格納するために使用されます。各ドキュメントにはフィールドがあり、各フィールドは割り当てられた識別子です。キー値データベースのデータは、キーと値に格納されます。各キーの識別子は一意であり、各値はデータ項目に関連付けられています。データは、幅の広いデータベースの列に格納されます。各列は行の識別子であり、各行は値のコレクションです。データは、ノードとエッジによってグラフデータベースに格納されます。ノードでは、各エッジは 2 つのフィールド間の接続を表し、各フィールドはフィールドのコレクションを表します。

Nosql が非リレーショナルである理由

非リレーショナルデータベースは「NoSQL」データベースと呼ばれることがあり、「SQL データベースだけではない」という意味になります。 データストレージに対する 2 つの組織のアプローチは、さまざまな点で異なります。非リレーショナルデータベースは、SQL データベースとは異なり、データの行を含まず、SQL データベースよりも柔軟性があります。

Nosql はリレーショナルを置き換えることができますか?

一方、 NoSQL データベース管理システムは、リレーショナルデータベースを置き換えるのではなく、補完します。

Nosql とリレーショナルデータベースのどちらが優れていますか?

リレーショナルデータベースは、データが厳格かつ組織化された方法で編成された構造化データベースです。これは「SQL だけではない」とも呼ばれ、NoSQL データベースにあらゆる種類のデータを簡単に格納できるようにします。その柔軟性と使いやすさにより、大規模なデータセットを管理できます。

Nosqlのクォーラムとは?

NoSQL データベースについて読むと、クォーラムをよりよく理解できます。クォーラムは、ノードによって完了したと見なされる読み取りまたは書き込み操作を実行するために必要なノードの数として定義されます。もちろん、高いクォーラムを持ち、すべてのサーバーにクエリを実行することは、正しい結果を得る方法を理解するための良い方法です。

Cassandra がノード間でデータを分散する方法は、コンシステントハッシュと呼ばれます。このレベルの一貫性は、データを cassandra に読み書きするときに利用できます。 Cassandra のようなシステムでは、レプリケーションの要件は不要です。例の各シャードにマスター/スレーブ構成がある場合、データを 2 回書き込むことになります。 Cassandra のレプリケーションおよびパーティション機能は傑出しています。 cassandra は、調整可能な一貫性サポートの結果として、アプリケーションの可用性と一貫性の理想的なバランスを見つけることができます。レプリカに障害が発生した場合、整合性レベルが満たされている限り、AP システム (cassandra など) は正常に機能し続けます。

クラスター内のノードのサブセット間の通信は、クォーラムを維持するために必要です。複数のサーバーがリソースグループをホストしているときに、同時に同じディスクへの書き込みを試みるため、通信の問題が発生します。クォーラムモードを計算するとき、クラスターは、そのリソースグループに対して最も権限のあるサーバーを考慮します。
各クォーラムモードでノードとファイル共有を使用し、各モードで過半数を持たず、各モードでディスクを使用することができます。クラスター内のノードと監視ファイル共有の数がクラスター内のノードの数を 10 倍上回っている場合、クラスター内のノードと監視ファイル共有に投票があります。定足数を維持するには、投票の半分以上をオンラインで投じる必要があります。クォーラムモードに関しては、これを使用します。ノードまたはファイル共有の過半数などというものはありませんが、投票で重要なのはクォーラム共有ディスクだけです。共有ディスクは、データを維持するために使用される Quorum サーバーにアクセスできます。クォーラムモードは、ノードのサブセット間の通信がスムーズでない場合に使用されます。このモードでは、クラスタが監視ファイルと通信することが重要です。クォーラムに達すると、監視ファイルはアクティブであると見なされます。証人ファイルは、インターネット上で利用可能になるとすぐに維持されます。
クォーラムモードを使用する前に、ネットワークの問題を理解することが重要です。ネットワークの問題が発生すると、クォーラムが中断される可能性があります。その結果、クラスタノードに格納されているリソースグループとデータが影響を受ける可能性があります。クォーラムモードを使用する前に、まずネットワークの状態を確認し、その安定性を確認する必要があります。

Scylla は Nosql ですか?

ScyllaDB は、オープンソースのワイドカラムデータベースです。 Apache Cassandraとの互換性に加えて、速度と信頼性が大幅に向上しています。

新しい Nosql データベース、Scylladb は速度と信頼性を提供します

Cassandra データベースはデータの保存には優れていますが、大きな欠点が 1 つあります。速度が遅いことです。新しい NoSQL データベースである ScyllaDB は、この問題の解決を支援するように設計されています。ページキャッシュは通常、ページの読み取りを高速化するために Cassandra データベースで使用されます。このキャッシュは圧縮が発生すると削除され、データベースがスラッシングする可能性があります。この問題の解決策は、ScyllaDB のメモリの大部分を行キャッシュに割り当てることです。行キャッシュは、ページキャッシュよりもはるかに高速に実行され、圧縮の影響を受けません。これらは最も重要な最適化であるため、ScyllaDB は Cassandra よりもはるかに高速で信頼性が高く、安価でもあります。高性能で信頼できるデータベースを探しているなら、ScyllaDB は優れた NoSQL データベースです。

クォーラムの一貫性とは?

QUORAの一貫性とは何を意味しますか? Cassandra でのこの一貫性は、高度なメカニズムの基盤として機能し、Cassandra での読み取りと書き込みの一貫性に応答するノードの数を決定します。 Quorum の一貫性では、ノードの大部分がほとんどのレプリカに応答する必要があります。

分散システムにおける定足数の重要性

分散システムに関しては、トランザクションが一貫した方法で行われるためにクォーラムが必要です。一貫性を確保するために、すべての参加者がシステムの状態を認識できるようにするクォーラムベースの手法が使用されます。その結果、システムの信頼性と効率が保証されます。
分散システムの運用には定足数が必要なので、その目的を理解しておくことをお勧めします。定足数の目標は、会社に既得権を持つ個人が少なくとも最小限の人数で出席するようにすることで、会社の定款の変更が適切に検討および議論されるようにすることです。

Graphql は Nosql または Sql ですか?

動的クエリは、柔軟でデータを効率的に返すために使用できるクエリ言語である GraphQL の型システムを使用して実行されます。 SQL (構造化照会言語) は、特殊な表形式およびリレーショナルデータベースシステムに使用される高度なプログラミング言語です。 API を NoSQL データベースで動作させたい場合は、GraphQL を使用できます。

Graphql が主流になっている理由

歴史が浅いにもかかわらず、GraphQL は強力で柔軟なデータクエリおよび操作言語であることが証明されています。従来の SQL データベースよりも多くの利点があるため、近年人気が高まっています。 GraphQL の利点の 1 つは、変更の取得と保持に使用されるデータソースにとらわれないことです。リゾルバーは、アプリケーションがデータにアクセスして操作するために使用できる一連の任意の関数です。アプリケーションで特定のデータソースを使用する必要がなくなったため、多くの可能性が生まれました。さらに、GraphQL はすばやく簡単に使用できます。これは、宣言型データ記述言語であるテンプレート言語 (TL) を採用しているためです。これは、TL ベースの環境で GraphQL API を生成する簡単で高速な方法です。さらに、Facebook は Graphix を所有しています。その結果、同社は、GraphQL がデータのクエリと操作のための強力で柔軟な言語であり続けることに強い関心を持っています。言語はこのように成長し、改善され続けています。