Nosqlの可用性とは

公開: 2023-02-02

企業や個人が生成するデータの量が増えるにつれて、NoSQL データベースの人気が高まっています。「SQL だけではない」を表す NoSQL は、いくつかの重要な点で従来のリレーショナルデータベースとは異なるデータベース管理システムの広範なカテゴリです。主な違いの 1 つは、NoSQL データベースは一般にリレーショナルデータベースよりもスケーラブルであることです。これは、より多くのデータをより効率的に処理できることを意味します。また、NoSQL データベースは一般に、リレーショナルデータベースよりも柔軟性が高く、操作が簡単です。可用性は、データベース管理システムを選択する際に考慮すべき重要な要素です。可用性とは、システムの稼働時間、つまりシステムが稼働している時間を指します。可用性の高いシステムとは、ダウンタイムがほとんどまたはまったくなく、常に稼働しているシステムです。 NoSQL データベースは、そのスケーラビリティと可用性により、ますます人気が高まっています。データベース管理システムを選択するときは、システムの可用性を考慮することが重要です。

分散クラスターにデータベースの複数のコピーを保持し、ノード間でデータをリアルタイムで複製することにより、それらを最新の状態に保つことができます。特定のデータベースのバックアップノードとしてまだ使用されていないクラスタノードは、そのように機能できます。 RavenDB は、読み取り要求と書き込み要求の両方をいつでも受け入れることができるため、エッジ展開に最適です。

MongoDB はレプリカに格納されるため、高可用性データベースです。プライマリが使用できなくなるかダウンするとすぐに、セカンダリが新しいものを作成します。

データベースエンジンが動作し、データベースエンジンのプロセスが実行され、接続がサーバーに到達するエンドユーザーが通常のログオン手順を介してデータベースにアクセスできる場合、これはデータベースの可用性と呼ばれます。

SQL Server 2012 では、ビジネスにおけるユーザーデータベースの可用性を向上させるために、Always On可用性グループが導入されています。可用性グループのフェールオーバー環境の一部として、レプリケートできない可用性データベースと呼ばれる一連のユーザーデータベースに障害が発生します。

Nosql は高可用性ですか?

Nosql データベースは、高可用性のためによく使用されます。これは、ハードウェアまたはソフトウェアに障害が発生した場合でも、データベースが稼働し続けることができることを意味します。これは、nosql データベースが分散するように設計されているためです。つまり、複数のサーバーで同時に実行できます。これにより、従来のデータベースよりもダウンタイムが発生しにくくなります。

NoSQL と高可用性を組み合わせることは不可能です。 Eric Brewer は、CAP 定理でこの概念を提案しました。 CAP 定理によれば、データベースでは 3 つの保証のうち 2 つしか達成できません。 3 つの保証のうち 2 つ以上を同時に保証できるシステムはありません。 RDBMS では、レコードへのすべての変更は同じマシンで行われます。このタイプのシステムに対応できるマシンは多数あります。さらに、このようなシステムは、1 台のマシンに障害が発生した場合に別のマシンが代わりに使用できるため、パーティショントレラントです。

MongoDB は、幅広いアプリケーションに使用できる、人気のあるドキュメント指向のデータベースです。 MongoDB データベースは高可用性データベースです。つまり、システムがクラッシュしたり不安定になったりした場合でも、データの耐久性とデータのレプリケーションを提供できます。プライマリサーバーに障害が発生すると、セカンダリデータベースがプライマリサーバーに昇格し、エンタープライズレプリケーションは新しいプライマリサーバーで通常どおり続行できます。その結果、MongoDB を使用して、システムの高レベルの信頼性と可用性を維持できます。

なぜ Nosql の方が利用しやすいのですか?

NoSQL データベースには、リレーショナルデータベースに比べてさまざまな利点があります。 NoSQL データベースは水平方向にスケーリングできるため、非常に高速なクエリ結果が得られます。また、柔軟なデータモデルを備えているため、開発者はデータ構造を簡単に作成できます。通常、NoSQL データベースには非常に柔軟なスキーマ構造があり、これはデータベースでは非常に一般的です。

Nosql は高性能ですか?

NoSQL データベースに基づくアプリケーションの場合、スキーマは柔軟で、データモデルはデータベース専用に設計されています。 NoSQL データベースは、開発の容易さ、機能性、および大規模なパフォーマンスのために人気があります。

高可用性と災害復旧を実現するために、Nosql データベースは何をサポートしていますか?

最善の解決策は何ですか？選択肢 3 が正しい選択肢です。ストレージ環境は本質的に仮想化されているため、開発者はそれを認識する必要があります。その結果、NoSQL データベースは自動レプリケーションをサポートし、高可用性を維持し、災害から迅速に復旧できるようにします。

一貫性と可用性とは?

読み取るたびに最新の書き込みまたはエラーを受け取ることによって、一貫性を維持することが重要です。材料の入手可能性は？最新バージョンの情報が含まれていない限り、含まれるまで、各要求に対して応答が返されます。

CAP 定理は、特定のシナリオにおける分散データストアの動作を決定するために使用されます。この定理について誤解を招くような記事が数多くありますが、これはインターネット上で把握するのが最も難しいものの 1 つです。特定の分散ストアの設計方法に精通している場合は、ニーズに最も適したものを選択できる場合があります。一貫性などのさまざまな単語の意味は、その使用方法によって大きく異なります。一貫性のある CAP の一貫性は、分散システム内のノード全体に分散されている同じ論理値のレプリカが常に同一であることを意味します。書き込み速度が線形化されると、書き込みは瞬時に行われます。システムの動作は、ネットワークパーティションがない場合の PCAC の観点からも評価されます。

一部のアプリケーション、特に低レイテンシーは、トレードオフの恩恵を受ける可能性があります。ドキュメントまたはアイテムがすぐに一貫していないように見える場合、これは大した問題ではありません。誰かからお金を期待していて、次の瞬間に更新ボタンを押すと、お金が消えたとしましょう。この場合、一貫性を保つ必要があります。ネットワークパーティションでは、パーティションの一貫性や可用性を維持するための一般的な方法がいくつかあります。

分散データストアに関するコンピューターサイエンスの理論である CAP の定理によれば、分散データベースでネットワークに障害が発生した場合、一貫性または可用性のいずれかを同時に提供することはできませんが、両方を同時に提供することはできません。この定理によれば、ネットワークに障害が発生した場合、理論的には異なるノードにデータを複製することが可能です。これは常に確実であるとは限らず、場合によっては可能である場合と不可能である場合があります。その結果、場合によっては分散データベースが使用できなくなる可能性があります。もともとコンピュータサイエンスの初期に提案されたこの定理は、後になって分散データストアを設計するために使用されました。この定理は間違っている場合もありますが、レプリケートされたデータベースが作成された後でも使用できなくなる可能性があります。これは、CAP 定理が信頼できない場合があることを意味します。

データベースの可用性と一貫性のトレードオフ

分散データベースに関するコンピュータサイエンスの理論的概念である CAP 定理は、分散データベースに格納されているデータに関して、ネットワーク障害が一貫性または可用性のいずれかをもたらす可能性があると主張しています。
ネットワークパーティションがない場合でも、可用性と一貫性がネットワークの 2 つの異なる側面であることは事実です。システムが高可用性の対象である場合は、レプリケートする必要があり、これにより遅延が増加する可能性があります。
整合性よりも可用性を優先するデータベースはどれですか? アプリケーションとデータに依存します。一部のアプリケーションは、一貫性よりも可用性に重点を置いた NoSQL データベースの恩恵を受ける場合があります。
整合性に従うのはどのデータベースですか? CA データベースは、すべてのノードにわたって一貫性と可用性を提供するだけでなく、一貫した安全な環境を維持することを可能にします。ただし、システム内の 2 つのノード間にパーティション境界がある場合、フォールトトレランスは効果がありません。

DB高可用性とは?

データベースの高可用性を定義する方法は多数ありますが、一般的には、障害やその他の予期しないイベントが発生しても、データベースが操作可能でアクセス可能な状態を維持できることを指します。これには通常、サーバーまたはネットワークの停止時にデータベースを実行し続けるためのレプリケーションやフェイルオーバー機能などの機能が含まれます。

ScyllaDB に完全な可用性がある場合、高可用性 (HA) システムは継続的に動作します。エラーが発生した場合でも、より大きな障害を防ぐために十分な冗長性が組み込まれています。データセンターが異なれば複製要素も異なる場合があるため、サーバーラック全体またはデータセンター全体の一部を失ったとしても、データベースはアクティブなままです。高可用性データベース (HADB) が適切に機能するには、これらの単一障害点を排除する必要があります。以前は、高可用性データベースソリューションを必要とするのはミッションクリティカルなアプリケーションだけでした。ユーザーは Web ベースのプラットフォームに高いレベルのサービスを期待していると聞いたことがあるかもしれません。ノードが多く、整合性モデルが強力であるほど、レイテンシは高くなります。

高可用性を実現するために、NoSQL では複数のアベイラビリティゾーンの場所にストレージとトランザクションの負荷をグローバルに分散する必要があります。通常、データベース構造は、障害の数を制限するために、高度に一貫性のあるデータを維持するように設計されています。 ScyllaDB には、データセンターとラックの場所の間でデータを複製する機能など、多くのメカニズムのおかげでダウンタイムがありません。

HA には、次の 5 つの要因が考えられます。
サービスの継続性を確保するために、HA には冗長コンポーネントとシステムの使用が必要です。
最も効率的な運用を実現するには、さまざまな要因によって HA を調整する必要があります。
HA が機能するためには、コンポーネント間の通信機能に依存しています。
HA がエラーや障害から回復できることが重要です。
HA では、システムの問題を特定して修正するために、システムを監視および診断する機能が必要です。
その結果、IT プロフェッショナルは、冗長で調整されたシステムを実装し、通信プロトコルを実装することによって、高可用性を実現するよう努める必要があります。耐障害性と監視に加えて、HA もテストおよび監視する必要があります。 IT プロフェッショナルは、これらの対策を実施することで、会社に障害が発生した場合でもシステムを確実に運用することができます。

最高の高可用性ソリューション: Canonical の Juju

データベースを含むすべてのタイプのテクノロジーに高可用性を提供するために、Canonical Juju を使用することをお勧めします。 SQL Server ログ配布ソリューションは、幅広いデータベースレベルに対応でき、カスタマイズ可能な復旧時間と場所を提供します。ミッションクリティカルではないデータベースに適しており、幅広い機能を提供します。

Nosql の 3 つの機能とは?

NoSQL データベースには多くの機能がありますが、最も重要な 3 つの機能は、スケーラビリティ、柔軟性、およびパフォーマンスです。 NoSQL データベースはスケーラブルに設計されているため、大量のデータとトラフィックを処理できます。また、柔軟性があるため、特定のアプリケーションのニーズに合わせて簡単にカスタマイズできます。最後に、NoSQL データベースはパフォーマンスが高いため、大量のデータとクエリをすばやく処理できます。

NoSQL データベースは、さまざまな形式でデータを格納できる能力によって定義されます。 NoSQL データベースは、構造化データと非構造化データの保存に適しています。ドキュメントデータベースは、文字列、パス、または URL を使用してドキュメントを識別するタイプのデータベースです。パフォーマンスの点で優れたキー値データベースは、単純な No SQL データベースです。データは、グラフデータベースのノードとエッジにそれぞれ格納されます。ノードは人、場所、物に関する情報をグラフィカルな方法で表し、エッジはノード間の関係を表します。 NoSQL データベースでは、GET、PUT、DELETE などのコマンドを使用して、格納されたデータを操作できます。

Nosql データベースは、大規模なデータストレージとして人気が高まっています

大規模なデータストレージの人気が高まっている結果、NoSQL データベースの人気が高まっています。従来のリレーショナルデータベースは、大量の非構造化データを処理できませんが、これらのデータベースは処理できます。その結果、NoSQL データベースはデータを格納するためのより柔軟な方法を提供し、特定のアプリケーションにメリットをもたらします。 NoSQL データベースである MongoDB は、その優れた例です。ドキュメント指向データベースは、JSON または XML 形式のドキュメントにデータを格納し、ドキュメント指向データベースにします。その柔軟性により、大量のデータを柔軟な形式で保存する必要があるアプリケーションに適しています。別の NoSQL データベースは CouchDB です。 Couchbase 固有のデータベースを使用して、 NoSQL プラットフォーム上に構築されています。その結果、データベースは、スケールや柔軟性など、他の NoSQL データベースと同じ機能の一部を提供できます。人気のあるもう 1 つの NoSQL データベースは CouchBase です。これは、CouchDB で使用するために特別に設計された NoSQL ベースのシステムです。その結果、他の NoSQL データベースと同じ利点があります。大容量環境でのデータストレージに最適な NoSQL データベースです。また、大量のデータを高速に処理できることでも知られています。 Apache Hadoop を利用する HBase は、NoSQL データベースです。その結果、幅広い機能を提供し、大規模なデータストレージに使用できます。伸縮自在な環境では、Redis はデータの保存に最適な NoSQL データベースです。そのため、大量のデータを安全に扱うことができます。 Nearest Neighbors は、大量のデータを格納するのに理想的なタイプの NoSQL データベースです。大量のデータを処理できる速度と効率により、大規模なデータセンターにとって理想的なツールになります。

Nosqlの一貫性とは

その結果、NoSQL データベースは、最大限の可用性を確保するために、ある程度の一貫性を犠牲にする必要があります。その結果、強い一貫性を提供するのではなく、段階的な一貫性を提供します。その結果、ごくまれに、BASE 保証を提供するデータストアが最新のドラフトを返さない場合があります。

Nosql データベースの長所と短所

トランザクションは NoSQL データベースではサポートされていません。つまり、SQL データベースと同じレベルのデータ整合性は提供されません。通常、NoSQL データベースは結果整合性モデルを使用しますが、SQL データベースと同じレベルのデータ整合性は提供しません。データは信頼できない場合があるため、銀行や ATM での引き出しなどの取引には適していません。

データベースの可用性を測定する指標

データベースの可用性は、データベースシステムの稼働時間によって測定されます。

Nosql のパーティショントレランス

パーティションは、データベースまたはインデックスを個別の部分に分割したものです。パーティショントレランスとは、1 つ以上のパーティションが失われても、データベースが動作を継続できる能力です。通常、Nosql データベースは、従来のリレーショナルデータベースよりもパーティションに対して寛容です。

Nosql は本当にリスクを冒す価値があるのか?

高可用性と耐障害性は優先事項ではないため、通常、NoSQL アプリケーションはそれらを考慮して構築されていません。一方、可用性と耐障害性が重要なアプリケーションは、Cassandra 上で実行されます。クラスターの 1 つのノードに障害が発生した場合、Cassandra が障害を受け入れられないため、そのノードに格納されているデータは使用できなくなります。