【丸の内MongoDB勉強会】 Lightning Talk by 林田敦

”スキーマレスDB”って本当にいいの？

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みなさんはどう思いますか？

• 「○○○○だからスキーマレス最高！」

よく耳にするお話

• 「カラムを固定できない場合に便利」

  • RDBでもできるよ！例えば・・・

CREATE TABLE user (data TEXT); INSERT INTO user(data) VALUES ('{"user_id":1,"screen_name":"rinrin0108","age":24}'); ```

• 「開発時などスキーマの変更が頻繁に行われる場合に便利」

  • RDBでもALTER TABLEするだけ！例えば・・・

ALTER TABLE user ADD nickname TEXT; ```

• 「データを分散して保存する場合に便利」
  • RDBでもできるよ！例えば・・・
    • 水平分割：キーとなる値によってデータベースを分ける方法
    • 垂直分割：機能によってデータベースを分ける方法

なにより、表形式でスキーマかっちりの方がわかりやすくない？

というわけで、調査してみた。

ACIDの観点

トランザクションの概念が無いスキーマレスDB

	RDB	スキーマレスDB
atomicity（原子性）：トランザクション処理は全て実行されるか、まったく実行されない状態のいずれかで終わる	○	×
consistency（一貫性）：トランザクション処理の前後でデータに矛盾を生じない	○	×
isolation（独立性）：他のトランザクション処理から影響されない	○	×
durability（永続性）：障害が発生しても更新結果は保持される	○	×

ボトルネックにもなるACID特性

• RDBでは、ACID特性が確保されるが、データ量やアクセス頻度の増大に伴ってACID特性を維持するためのコストが無視できなくなる。そこで、スケールアウト（分散）が必要になる。
  • RDBでは「水平分割」や「垂直分割」ができるが、負荷分散や高可用性を低コストで実現することが困難。（レプリケーションやmemcachedも検索処理のスケールアウトには効果があるが、更新処理やテーブル結合のスケールアウトにはあまり効果がない）
    • RDBサーバのスケールアップ（大型サーバへの載せ替え）
    • DBのレプリケーションやシャード（パーティション）分割によるクラスタ構築
    • 分散キャッシュ（Oracle RACやmemcachedなど）によるクラスタ構築
• スキーマレスDBでは、ACID特性が確保されず、アプリケーション側でのフォローが必要。一方で、データ量やアクセス頻度の増大に伴ってデータストア全体をいくらでも多くのサーバにスケールアウト（分散）できる。
  • スキーマレスDBでは、「水平分散」が低コストで実現可能。

BASEという考え方

• スキーマレスDBでは、BASEという考え方を取り入れ、consistency（一貫性）を維持するためのコストを抑えている。BASEは、不整合が発生することは滅多にないという考え方に基づいている。
  • BA：Basically Available
    • 可用性を重視する。
  • S：Soft-state
    • 状態の厳密性は追求しない。
  • E：Eventually consistent
    • 最終的に一貫性のつじつまがあえばよい。ある時点では更新されていないケースもある。

分散の観点

	RDB	スキーマレスDB
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	○	△

キーワードは「スケーラビリティ」

• RDBと比較して、スキーマレスDBは圧倒的にスケーラビリティが高い。
  • シャーディング（データベースの分散運用）が容易
    • オートシャーディング機能により、ダウンタイム無くスケールアウトが可能
  • （フェールオーバーのための）レプリケーションが容易

新しい技術との親和性

アジャイル

• RDB
  • 厳密なスキーマ定義や動的なスケールアウトにコストがかかる
• スキーマレスDB
  • スキーマやデータボリュームの変化に柔軟に対応可能

クラウド／ビッグデータ

中でも、SaaSのように扱うデータがどんどん増えていくようなものについて

• RDB
  • スケールアウトに多大なコストがかかる
• スキーマレスDB
  • 低コストでスケールアウトが可能

まとめ

• スキーマレスDBなら、低コストでスケールアウトを伴うシステムを構築できる→だから素晴らしい！
  • ただし、一貫性（トランザクション）を保てない場合があるので注意が必要
• スキーマレスDBは、新しい技術との親和性が高い
  • 今後、スキーマレスDBの需要が高まるはず！

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参考資料

• 分散Key-Valueストアの本命「Bigtable」
  • http://www.atmarkit.co.jp/fjava/rensai4/bigtable01/01.html
  • http://www.atmarkit.co.jp/fjava/rensai4/bigtable01/02.html
  • http://www.atmarkit.co.jp/fjava/rensai4/bigtable01/03.html
• CAP定理, BASEのまとめ（shmachid dot com）
  • http://shmachid.com/database/135/
• yohei-y:weblog
  • http://yohei-y.blogspot.jp/search/label/base
• NoSQLを知る
  • http://sssslide.com/www.slideshare.net/frsyuki/nosql-3213215