今、改めて考えるPostgreSQLプラットフォーム - マルチクラウドとポータビリティ -（PostgreSQL Conference Japan 2023 発表資料）

© 2023 NTT DATA Group Corporation
今、改めて考える
PostgreSQLプラットフォーム
- マルチクラウドとポータビリティ –
(PostgreSQL Conference Japan 2023)
2023/11/24
株式会社NTTデータグループ
小林隆浩

© 2023 NTT DATA Group Corporation 3
アジェンダ
01. あなたのはどこに？2023年バージョン
02. クラウドベンダーが提供するPostgreSQL as a Service
03. その他DBベンダーが提供するPostgreSQL as a Service
04. マルチクラウドとポータビリティ
05. まとめ

01.
あなたのはどこに？
（2023年バージョン）
4

2020年にこんな話をしました
https://speakerdeck.com/tzkoba/postgresqlpuratutohuomufalseche-di-bi-jiao-kontenakarakuraudomade

3年の変化 - クラウドの更なる隆盛 -
⚫ 体感的にもオンプレミスは減少、クラウド
への移行ケースを多々見る状況。
⚫ DBaaS側の制約（バージョンやメンテナ
ンス時間など）が緩和されてきた。
⚫ この流れは今後も続いていくと思われる。

PostgreSQLのプラットフォームを整理してみると
オンプレミスクラウド
IaaS
KaaS
(EKS/GKE/AKS..)
DBaaS
(PostgreSQL as a Service)
Kubernetes
ベアメタル/VM
DBMS
オーケストレータ
VM
RDS Cloud SQL
PostgreSQL
Operator
⚫ 現在、PostgreSQLを使う際に様々なプラットフォームが選択可能

（本日のゴール）データベース・プラットフォームの変化を理解しよう
⚫ クラウドベンダーのDBaaSを選択するのは、現状は最優先。
⚫ その他DBaaSも百花繚乱、新しく登場したものはKubernetes Inside
⚫ マルチクラウドなサービス展開を考えると、DBaaSにもDevOps両面の
ポータビリティが求められる時代に。

02.
クラウドベンダーが提供する
PostgreSQL as a Service

PostgreSQL as as Serviceがもたらす効果
⚫ データベースの運用を省力化し、アプリケーションに集中できる
ラック/電源
ハードウェア
OS
バックアップ/HA/スケール
DBMS
アプリケーション
【オンプレミス】【DBaaS】
ユーザによる
管理
サービスベンダーの
管理
ユーザによる
管理
Kubernetes (オーケストレータ)
VM/コンテナ
ラック/電源
ハードウェア
OS
DBMS
VM/コンテナ

クラウドベンダーのDBaaSへの投資とサービス拡充
⚫ 2023/11時点の各社サービスとPostgreSQLバージョン対応は以下の通り
クラウドサービス名 PostgreSQL Ver. 備考
AWS
RDS for PostgreSQL 11 - 16
Aurora PostgreSQL 11 - 15 16はプレビュー
Azure
Database for PostgreSQL 11 – 16 フレキシブルサーバ
Cosmos DB for PostgreSQL 11 - 16
Google
Cloud
Cloud SQL for PostgreSQL 9.6 - 15 Enterprise Plusは14,15
Alloy DB for PostgreSQL 14互換
PostgreSQL interface for Spanner - 完全な互換性はない
OCI OCI Database with PostgreSQL 14.9 11月中旬にコンソールに登場

クラウドベンダーのDBaaSへの投資、サービス拡充 – AWS編 -
⚫ RDS for PostgreSQL
⚫ マネージドなPostgreSQLの基本形（容易なデプロイ、自動バックアップ等々）
⚫ DBサイズは最大で64TB
⚫ Optimized ReadsやDedicated Log Volumesなどの最適化
⚫ Aurora （PostgreSQL Compatible）
⚫ Compute/Storage分離の先駆け、サーバレスもあり
⚫ DBサイズは最大で128TB、現状ではこれを超えるケースも良く聞く
⚫ Writeスケールに対する決定打は未だ出ていない ※2023/10時点

（参考）DBaaSの2大分類、RDSタイプとAuroraタイプ
プライマリ
Storage
スタンバイ
• Compute/Storageは一体型
• データ同期はストレージレベル、またはStreaming
Replication
• 同期レプリケーションでRPO=０
レプリケーション
プライマリリードレプリカリードレプリカ
• Compute/Storageを分離、StorageにWALを送信
• ストレージでは3冗長以上のコピーを保持
• リードレプリカが利用可能だが、レプリカラグあり
• Compute間もキャッシュ同期等を行う
【RDSタイプ】【Auroraタイプ】

（参考）Optimized ReadsとDedicated Log Volumes
⚫ IaaSレベルからPostgreSQL用の最適化を施している。
⚫ どちらもチューニングでは一般的な「IOの分離」
NVMe SSD
(ローカルディスク)
RDSインスタンス EBSボリューム
通常テーブルを配置
(機能非利用時は一時領域もWALもここ)
WALを出力
ソートなどの
一時領域
Optimized Reads Dedicated Log Volumes

クラウドベンダーのDBaaSへの投資、サービス拡充 - Google Cloud -
⚫ Cloud SQL Enterprise / Enterprise Plus
⚫ マネージドなPostgreSQL、サービスレベルが異なる2つのエディション
⚫ Enterprise Plusでは性能向上を実現、Data Cacheなども利用可能
⚫ AlloyDB
⚫ クラウドネイティブな構成でPostgreSQLを再実装。高い性能と可用性を実現。
⚫ DBサイズは最大で32TB ※64TBはプレビュー中
⚫ Cloud Spanner PostgreSQL Interface

（参考）Cloud SQL Enterprise と Enterprise Plus
⚫ 価格やSLA、対応機能などが異なる。
Cloud SQL Enterprise Cloud SQL Enterprise Plus
価格（例）
$0.0537 per vCPU
$0.0091 per GB(memory)
$0.0698 per vCPU
$0.0118 per GB(memory)
PGバージョン 9.6 - 15 14 - 15
最大スペック
96 vCPU / 624 GB(memory)
64 TB(storage)
128 vCPU / 864 GB(memory)
64 TB(storage)
SLA 99.95% 99.99%
ダウンタイム(メンテナンス時) 60秒以下 10秒以下
データキャッシュ No Yes

（参考）AlloyDBのアーキテクチャ
⚫ Auroraに近い構成で、更にカラムナエンジンや高速キャッシュを搭載。
⚫ ローカル環境で実行可能なAlloyDB Omniも存在。
Intelligent Database Storage Engine
プライマリ F/Oレプリカリードプール
分散ファイルシステム（Colossus）
書込時は
WALのみを送信
ストレージ側で
WALを処理して、
耐久性の高い
ストレージへ書込み

クラウドベンダーのDBaaSへの投資、サービス拡充 - Azure -
⚫ Azure Database for PostgreSQL
⚫ 単一サーバ/フレキシブルサーバがあるが、今後はフレキシブルサーバが主軸
⚫ Premium SSD v2がプレビューに。性能向上かつ、DBサイズが64TBまで拡張可。
⚫ Azure Cosmos DB for PostgreSQL (旧Hyperscale(Citus)）
⚫ Citusを利用した、Sharding型の分散PostgreSQL
⚫ Coordinator＋複数Workerの構成
⚫ Worker毎に最大16TB(32TBはプレビュー)のストレージを持ち、スケールアウトが可能

（参考）PostgreSQL拡張「Citus」のアーキテクチャ
⚫ データをWorkerに分散して持つことでスケールアウトを実現
⚫ カラムナ形式でデータを保持可能で、分析系SQLにも強みを持つ
Coordinator (メタデー管理、分散や集計を担当)
Worker1 Worker2 Worker3
アプリから見ると
1つのテーブル

クラウドベンダーのDBaaSへの投資、サービス拡充 - OCI -
⚫ 2023/11、OCI Database with PostgreSQLが利用可能に。
⚫ PostgreSQL is major version = 14 and minor version = 9.
プライマリリードレプリカリードレプリカ
可用性/障害
ドメイン1
可用性/障害
ドメイン2
可用性/障害
ドメイン3
Database Optimized Storage (DbOS)

03.
その他DBベンダーが提供する
PostgreSQL as a Service
2

（話変わって）PostgreSQL on Kubernetesの状況
⚫ PostgreSQL Operatorは数年前と比較して増加。
⚫ PostgreSQLの開発/サポートをしている企業を中心に広がっている。
Operator 開発元 github★ 備考
PGO Crunchy Data 3,798
postgres-operator Zalando 3,645
CloudNativePG EDB 2,448
EDB Postgres for Kubernetes EDB - CloudNativePGのEPAS対応
percona-postgres-operator Percona 198 PGOがベース
StackGres OnGres 714
CYBERTEC-pg-operator CYBERTEC 0 Zalandoがベース
….

（参考）KubernetesにおけるPostgreSQL Operetorとは
⚫ CloudNativePGの例を以下に示す。
⚫ Streaming Replicationの構成、障害時の切り替えなどが簡単に設定できる。
⚫ バックアップ運用も設定可能で、DB管理者の負荷を大きく軽減。
CloudNativePG
プライマリスタンバイスタンバイ
プライマリ向けService

（参考）他のDBもKubernetes Operator対応に
⚫ Oracle社も各データベースのOperatorを開発。
https://dev.mysql.com/doc/mysql-operator/en/mysql-operator-introduction.html
【MySQL】【Oracle Database】
• DockerやPodmanなどのコンテナ環境には、19c
から対応
• Oracle Database Operator on Kubernetes
• 23cからOracle RAC on Kubernetesも可能に
• バージョンを上げる毎にフットプリントを削減し
（=イメージの縮小）、コンテナ化やKubernetes
での実行を可能にしている

なぜ、Database on Kubernetesが重要か？
⚫ DBベンダーが近年提供するDBaaSは ”on Kubernetes” が増加
DBaaS 提供 DBMS K8s
対応クラウド
AWS Google Azure
Crunchy Bridge Crunchy Data PG - 〇〇〇
BigAnimal EDB PG 利用〇〇〇
Tembo Cloud Tembo PG (利用) 〇 - -
Neon Neon PG互換 (利用) - - -
YugabyteDB Managed Yugabyte PG互換利用〇〇〇
TiDB Cloud PingCAP MySQL互換利用〇 - 〇
….

EDB Big Animal
⚫ EDBが提供するPostgreSQL as a Service
⚫ PostgreSQLとEDB Postgres Advanced Server(EPAS)を選択可能
⚫ EPASではEDB Postgres Distributedを利用し、高い可用性/メンテナンス性を実現
https://www.enterprisedb.com/blog/what-database-service-dbaas-tutorial-how-use-managed-database-service-postgresql
Kubernetes、そして
PostgreSQL Operatorを
利用して、各クラウドに
サービスを展開

YugabyteDB Managed
⚫ PostgreSQL v11互換（v15互換も対応予定）の分散SQLデータベース
⚫ Kubernetes上のYugabyte Platformでコンポーネントを構成・管理する
yb-tserver yb-master
Yugabyte
Platform
AWS/Google Cloud/Azure
ユーザX
ユーザY

Tembo
⚫ AWSで利用可能なPostgreSQL as a Service。
⚫ Tembo OperatorをKubernetesにインストールすることでも利用可
⚫ 特徴としてStackという考え方を持ち、用途別に組み合わせたExtensionと、
推奨の設定入りPostgreSQLが簡単に構築が可能。
⚫ OLAP [hydra_columnar/pg_partman/clerk_fdw/redis_fdw]
⚫ Vector DB [pgvector/pg_vectorize/pgmq]
⚫ Redis Stackに考え方が近い。

04.
マルチクラウドとポータビリティ
3

ここで3年ぶりにマルチクラウドの話
⚫ 3年前はこんな感じ。
⚫ ↑は可用性の視点だが、昨今は別視点からもマルチクラウドが注目される
⚫ 開発したサービスはどのクラウドにリリースする？
⚫ AWSだけ？Google Cloudも？Azureは？
⚫ 収益に関わる大きな選択になる。

⚫ 今回、便宜的に4タイプに分類。
マルチクラウドとは
自社DC
①シングルクラウド ②ハイブリッドクラウド
サービス
③(狭義の)マルチクラウド ④クロスクラウド
本日、主にお話しする部分

（参考）自社DCとクラウドを接続するパターン
② ハイブリッドクラウド
⚫ 自社DCとクラウドを接続
⚫ 高速（つまり高額）な回線が必要で、ある程度の規模は前提。
⚫ 自社DCと複数クラウドを接続して、DC経由で高速なクラウド間接続を行うことも可能。
⚫ セキュリティの観点で必須となることがある
⚫ クラウドにデータを置くことが許されないケースなど
⚫ DCとクラウド、どちらに何を置くかで様々なパターンがある
⚫ 自社DC：DB ←→ クラウド：アプリ
⚫ 自社DC：アプリ、DB(プライマリ) ←→ クラウド：DB(スタンバイ)

マルチクラウド、そしてクロスクラウド
③ （狭義の）マルチクラウド
⚫ 自社サービスを複数クラウド（AWS/Azure/Googleなど）に展開
⚫ 社内システムでは不要な観点だが、ビジネス上の要件となりつつある
⚫ DBベンダーもこの形態でDBaaSを展開している
⚫ 課題となるのは、クラウド間の機能や運用の差異をどう吸収するか
④ クロスクラウド
⚫ クラウド間でデータを同期、障害時にフェイルオーバー
⚫ クラウド障害を耐える可用性を実現
⚫ マルチクラウドの課題に加えて、障害検知・切替やクラウド間レイテンシが大きな壁

マルチクラウドとDBaaSの関連性
⚫ DBaaSの省力化が、マルチクラウドで台無しになる可能性も。
【DBaaS】
ラック/電源
ハードウェア
OS
DBMS
VM/コンテナ
3. DBaaSベンダーの視点
• 全クラウドに自社DBaaSを
ローンチしたい
• クラウド毎に異なる実装は
なるべく避けたい
• 自社DBaaSのポータルで
運用をナビゲートしたい
1. Devの視点
• PostgreSQLまたはMySQLで
開発したい
• 既存コードをそのまま動かしたい
2. Opsの視点
• IaCを全クラウドで使いまわしたい
• モニタリングもクラウド毎に違う
方法でやりたくない
• チューニングもクラウド毎に手法を
調べるのは大変

クラウドベンダーによるDBaaSの問題点
⚫ PostgreSQLベースでも、最適化の結果、サービス間の差異は大きくなる。
【A社のDBaaS】
ラック/電源
ハードウェア
OS
DBMS
VM/コンテナ
• クラウドベンダー毎に運用や監視
面の使い勝手は異なる。
• そして低いレイヤでも最適化を
行い、差別化する。
• 結果として、クラウド間の
ポータビリティが一部失われる。
【G社のDBaaS】
ラック/電源
ハードウェア
OS
DBMS
VM/コンテナ

（参考）Optimized ReadsとDedicated Log Volumes
⚫ IaaSレベルからPostgreSQL用の最適化を施している。
⚫ どちらもチューニングでは一般的な「IOの分離」
NVMe SSD
(ローカルディスク)
RDSインスタンス EBSボリューム
通常テーブルを配置
(機能非利用時は一時領域もWALもここ)
WALを出力
ソートなどの
一時領域
Optimized Reads Dedicated Log Volumes
再掲

【X社のDBaaS @AWS】
その他DBベンダーのDBaaSでは
⚫ クラウド間の差異を吸収して、ポータビリティを高める工夫がされている。
ラック/電源
ハードウェア
OS
VM/コンテナ
ラック/電源
ハードウェア
OS
アプリケーション • その他ベンダーは物理レイヤに
手が届きづらい。
• on Kubernetesで開発された
DBaaSでは、クラウド間の
ポータビリティが確保される。
• これはベンダーのサービス開発
効率だけでなく、 Opsの効率も
向上させる。
【X社のDBaaS @GoogleCloud】
ラック/電源
ハードウェア
VM/コンテナ
OS
OS
DBMS
DBMS

カギとなるのは、ポータビリティの高いプラットフォーム＝Kubernetes
⚫ 一例として、プライベートDBaaSを標榜するPercona Everest
⚫ Kubernetesを前提に、マルチクラウドなDBaaSの構築と運用を支援するツール群となっている。
Percona Everest
AWS Google Cloud オンプレミス
KubernetesにOperatorを
インストール。
構成管理・監視等の
ツールを提供する。

（参考）クラウドベンダーによるマルチクラウドDBaaS
⚫ 特定クラウドでしか使えないDBaaSだけ、ではない。
⚫ OCIとAzureが連携し、IaaS部分の最適化まで含めてマルチクラウドでDBaaSが利用可能。
アプリケーション Oracle
Database
Azure OCI
Oracle
Database
OCI
Azure
Oracle Database Service for Azure(ODSA) Oracle Database@Azure

高速インターコネクトがあれば、マルチクラウドDBaaSは可能？
⚫ Google Cloudでもパーツは揃いつつある。
⚫ どのクラウドでも稼働するAlloyDB Omniと、高速接続のCross-Cloud InterConnect
AlloyDB
Google Cloud
AlloyDB Omni
AWS
Cross-Cloud InterConnect
現状でAlloyDB Omniの
Kubernetes Operatorは
存在しないが、登場すれば
こうした構成も実現の可能
性がある。

05.
まとめ
4

（本日のゴール）データベース・プラットフォームの変化を理解しよう
⚫ クラウドベンダーのDBaaSを選択するのは、現状は最優先。
⚫ その他DBaaSも百花繚乱、新しく登場したものはKubernetes Inside
⚫ マルチクラウドなサービス展開を考えると、DBaaSにもDevOps両面の
ポータビリティが求められる時代に。
今後は、DBaaSを選択する際に
マルチクラウドにおけるポータビリティは担保されるか？
という観点も加えよう。

今、改めて考えるPostgreSQLプラットフォーム - マルチクラウドとポータビリティ -（PostgreSQL Conference Japan 2023 発表資料）

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