分散Key-Valueストアの本命「Bigtable」（1）

もう1つの、DBのかたち、分散Key-Valueストアとは

有限会社スティルハウス
吉川和巳
2009/7/2

RDBとは別の、クラウド時代のデータベースとして注目を浴びている「分散Key-Valueストア」。その本命ともいえる、Googleの数々のサービスの基盤技術「Bigtable」について徹底解説

クラウド時代のデータベース「分散Key-Valueストア」

今回の主な内容 ・クラウド時代のデータベース 　 「分散Key-Valueストア」 ・分散KVSとRDBは何が違うのか？ ・RDBが超えられない「CAP定理」のカベ ・分散KVSの「使いにくさ」に対応する、 　 2つの利点 ・クラウドによる「IT補完計画」が始まった

　グーグルがインターネットの世界をここまで席けんできた最大の理由は何でしょうか。実は、それは同社の優れた検索技術ではありません。グーグルが成し遂げた最も大きなブレークスルーの1つは、同社が生み出した巨大な分散データストア、「Bigtable」にあります。

　Bigtableは、Google検索をはじめ、YouTubeやGoogle Map、Google Earth、Google Analytics、Google App Engineなど、グーグルの70以上のプロジェクトの基盤として利用されています。合計で数PB（ペタバイト）に達する天文学的規模のデータを、全世界36カ所以上のデータセンターに配置された数万〜数十万台のサーバに分散して格納し、これらグーグルの各種サービスの圧倒的なスケーラビリティと高可用性を低コストで実現しています。

■ 分散KVSは、「クラウド」という地殻変動の原因の1つ

　Bigtableは、リレーショナルデータベース（以下、RDB）ではなく、いわゆる「分散Key-Value Store（以下、KVS）」の1つです。KVSは、プログラミング言語の連想配列やMapと同様に「Key（キー）」と「Value（値）」のペアからなる、ごくシンプルなデータモデルに基づくデータストアです。KVSは「キー・バリュー型データストア」「Key/Valueストア」などと呼ばれることもあります。

　いま、このBigtableを代表とする分散KVSが、あたかも「ロード・オブ・ザ・リング」の“指輪”のような破壊的なパワーを発揮しつつあります。分散KVSは、グーグルの圧倒的な強さの源泉であり、インターネットの世界で起こりつつある「クラウドコンピューティング」という地殻変動の原因の1つでもあります。

■ 知ってますか？ いろいろな分散KVS

　例えばAmazonでは、大規模データ管理用の分散KVSとして「Amazon Dynamo」を開発して同社のサービス実装に用いているほか、その機能を外部向けサービス「Amazon SimpleDB」として一般公開しています（参考：米アマゾン、Webデータベース「SimpleDB」を開発）。

　またマイクロソフトは、同社のクラウドサービス「Windows Azure」にて、分散KVS「Azure Storage Services」を提供予定です。

　一方、国内でも、楽天では大規模分散データストア「ROMA」を開発し、サービスへの導入を検討している段階です（参考：大規模分散処理向けの国産“ウェブOS”をRubyで開発中）。

■ ほかにもKVS型データ管理システムが流行中

　さらに、Apache Software Foundationの「Apache CouchDB」は、並列プログラミング言語「Erlang」で実装されたスケーラビリティの高いドキュメント指向データベースとして、高い注目を集めています。

　CouchDBについては、下記をご参照ください。

ゆったリラックス！ CouchDBがあるところ ドキュメントを手軽にWebで公開したいとき、リレーショナルデータベースで実装することに違和感を覚えることはありませんか？ CouchDBはそのようなニーズに合った、新しいデータベース管理システムです。CouchDBを知り、リラックスしながら実装をしていきましょう 「Database Expert」フォーラム

　mixiでは、自社開発のKVS「Tokyo Tyrant」を用いて高負荷なログイン処理の実装に使用しています。

分散KVSとRDBは何が違うのか？

　ではなぜ、クラウドコンピューティングの基盤としてRDB（Relational DataBase）ではなく分散KVSへの移行がいま進みつつあるのでしょうか。この両者のデータモデルやアーキテクチャの違いを比較してみます。

図1　RDBと分散KVS

　繰り返しますが、分散KVSは、「キー」と「値」のペアからなる、シンプルなデータモデルに基づくデータストアです。原則、分散KVSは「キーを指定して値を読み書きする」という単純な操作にのみ対応します。

表　分散KVSとRDBの比較

分散KVS RDB 分散化のコスト ◎ × 負荷分散 ◎ △ 高可用性 ◎ △ 複雑な検索や集計 △ ◎ トランザクション △ ◎

　次ページからは、分散KVSとRDBの違いを具体的に見ていきます。

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Index

第1回　もう1つの、DBのかたち、分散Key-Valueストアとは Page1 クラウド時代のデータベース「分散Key-Valueストア」 分散KVSとRDBは何が違うのか？   Page2 RDBが超えられない「CAP定理」のカベ   Page3 分散KVSの「使いにくさ」に対応する、2つの利点 クラウドによる「IT補完計画」が始まった

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