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![DynamoDB JSON イメージ
{
“ID" : 123,
“Name" : “Tanaka",
“Place" :
[ “Tokyo", “London", “HongKong"]
}
ID
(PK:Ha
sh)
Name
(Map
型)
Place
(List型)
123 {Tanaka
}
[Tokyo,London,Hong
Kong]
DynamoDB dynamo = new DynamoDB(new
AmazonDynamoDBClient(...));
Table table =
dynamo.getTable("HumanResource");
Item item =
new Item()
.withPrimaryKey("id", 123)
.withJSON("document", json);
table.putItem(item);
HumanResource テーブル
JSON DynamoDB dynamo = new DynamoDB(new
AmazonDynamoDBClient(...));
Table table = dynamo.getTable(“HumanResource");
Item documentItem =
table.getItem(new GetItemSpec()
.withPrimaryKey("id", 123)
.withAttributesToGet("document"));
System.out.println(documentItem.get("document"));
挿入
出力
JSON
マッピング
JSON
マッピング](https://image.slidesharecdn.com/amazondynamodbcloudantblockchain20160706-160723202610/85/Amazon-dynamo-db-cloudant-blockchain-20160706-26-320.jpg)
Uploaded byTsuyoshi Hirayama
Amazon dynamo db、cloudant、blockchainの紹介 20160706
「RDB技術者のためのNoSQLガイド」出版記念セミナー(第二回)http://nosqlguid.connpass.com/event/30509/ での「Amazon DynamoDB、Cloudant、Blockchainの紹介」発表資料です。
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Amazon dynamo db、cloudant、blockchainの紹介 20160706
- 1. Amazon DynamoDB、 Cloudant、Blockchainの紹介 2016年 7月6日 IBM アーキテクト 平山 毅
- 2. © 2016 IBMCorporation 自己紹介 名前︓平⼭ 毅（ひらやま つよし） Twitter : t3hirayama Facebook : tsuyoshi.hirayama 2016年2月 IBM入社。アーキテクト。 IBMが従来のハードウェアとソフトウェアのモデルから コグニティブとクラウドにシフトとブロックチェーン技術のリードを宣言するタイミングでジョイン。 Bluemix/SoftLayer統合やWatson IoT Blockchain 等をメインに対応 【前職】 ・Amazon Web Services (AWS) Professional Services Consultant , Enterprise Solutions Architect ・Tokyo Stock Exchange (TSE) IT Service Manager , Enterprise Architect , Derivative Master ・Nomura Research Institute (NRI) Financial Systems Engineer 【執筆著書】
- 3. © 2016 IBMCorporation 最近のIBMのニュース 楽しくやってます
- 4. Agenda 1. Amazon DynamoDB ・基本機能と特徴 ・Dynamo論⽂と結果整合性の考え⽅ 2.IBM Cloudant 3. IBM Blockchain
- 5. DynamoDB EMR RDS Redshift SparkCloudant DB2Netezza DashDB 原沢さん資料抜粋からAWSとIBMのサービス
- 6.
- 7. DynamoDBとは • NoSQL asa Service • 超高速・予測可能な一貫したパフォーマンス • シームレスなスケーラビリティ、そして低コスト 運⽤管理必要なし 低レイテンシ、SSD プロビジョンスループット 無限に使えるストレージ 分散アーキ
- 8. DynamoDBの⽣い⽴ち • Amazon.comではかつて全てのアクセスパターンをRDBMSで処理して いた • 規模が大きくなるにつれて、RDBMSの課題に直面 •スケーラビリティ • 処理能⼒を向上させるのが難しい。データの再配置、より大きなHWを導入するなどの対処が 必要。 • 可用性 • RDBMSは可用性よりもデータの整合性を重視する設計 • トランザクション処理が不要な場面でも、全てはトランザクションとして処理される パフォーマンスのオーバーヘッド大
- 9. DynamoDBの⽣い⽴ち • RDBMSの課題に対処するため、Amazon Dynamo(DynamoDB の先祖)を設計・開発 • Amazon Dynamoの特⻑ • ベネフィット • 結果整合性モデル採用による可用性向上 • HWを追加する毎に性能が向上するスケーラビリティ • クエリーモデルが単純なためパフォーマンスが予測できる • 妥協点 • 強い整合性モデルではない • スケールアップの際にHWの追加やクラスタのリバランスが必要 • 開発者がDB管理作業から開放されるわけではない Amazon S3のように”サービスとして使いたい”という声
- 10. DynamoDBの誕⽣ • AWS上に「サービス」として実装 • AmazonDynamoをサービス化したものではないので注意 • パフォーマンスのために堅牢性・可用性を妥協しない • 常に低レイテンシーで応答を返す • 開発者（利用者）はスケーラビリティを気にしなくて良く、いつでも 簡単に増減できる • サーバーやディスク台数ではなく、シンプルに必要な読み書きの性 能数値を指定するだけ • 管理作業が不要
- 11. DynamoDBの特⻑ • 管理不要で信頼性が⾼い • プロビジョンドスループット •ストレージの容量制限がない
- 12. 特⻑１︓管理不要で信頼性が高い • SPOFの存在しない構成 • データは3箇所のAZに保存されるので信頼性が高い •ストレージは必要に応じて自動的にパーティショニングされる クライアント
- 13. 特⻑２︓プロビジョンドスループット • テーブルごとにReadとWriteそれぞれに対し、必要な分だけのスループット キャパシティを割り当てる（＝プロビジョンする）ことができる • 例えば下記のようにプロビジョンする •Read : 1,000 • Write : 100 • 書き込みワークロードが上がってきたら • Read : 500 • Write : 1,000 • この値はDB運用中にオンラインで変更可能 • ただし、スケールダウンに関しては日に４回までしかできないので注意
- 14.
- 15. キーとインデックス Hash Range LSIGSI A 1 b A 2 a { A 3 a A 4 a a A 5 c a B a B a GSIはHash を跨ぐ LSIはRange を跨ぐ DynamoDB Table
- 16. 複合プライマリキーの分割モデリング (苗字) Hash Key (名前) Range Key テーブル分割 (苗字) HashKey （住所） Range Key （A） （苗字）PK （名前）PK （住所）PK (A) Kim Bob Tokyo Yamada Yuji Tokyo Tanaka Ken Sendai キーの結合 （苗字・名前） Hash Key （住所） Range Key (A) Kim Bob Tokyo Yamada Yuji Tokyo Tanaka Ken Sendai 結合
- 17. DynamoDBで提供されているAPI • PutItem • UpdateItem •GetItem • DeleteItem • Query • Scan • BatchWriteItem • BatchGetItem • CreateTable • DescribeTable • UpdateTable • DeleteTable
- 18. Data Types • String(S) • Number (N) • Binary (B) • String Set (SS) • Number Set (NS) • Binary Set (BS) • Boolean (BOOL) • Null (NULL) • List (L) • Map (M) JSON用に定義
- 19. DynamoDBを使い始めるには 1. テーブルのKeyやIndexを決める 2. Read/Writeそれぞれのスループットを決める That’sit, write your code!
- 20. DynamoDBの整合性モデル • Write • 少なくとも２つのAZでの書き込み完了が確認とれた時点でAck •Read • デフォルト • 一貫性保証のないRead • Consistent Readオプションを付けたリクエスト • Readリクエストを受け取る前までのWriteがすべて反映されたレスポ ンスを保証 • ただし、Capacity Unitを２倍消費する
- 21. 分散リプリケーションと結果整合性の関係 Zone 1 Zone 3 Zone2 LB& HTTP Server (RING) A B A A ②GET ①PUT PUT Replication A→Bに更新する 更新前のAが取得される GET GET GET A → B B BA Zone 2 Zone 3 A GET A A or B B
- 22. パーティションとスループット A,D B,E C,F 123456789 Parition1Partition2 ParitionN Table プロビジョンドスループット: x x/N x/N x/N Hash Range
- 23. プロビジョンドスループット • テーブルレベルによってプロビジョニング • WriteCapacity Units (WCU) • 1 秒あたりの項目書き込み回数 x 項目のサイズ (1 KB ブロック) • Read Capacity Units (RCU) • 1 秒あたりの読み込み回数 x 項目のサイズ (4 KB ブロック) • 結果整合性のある読み込みをする場合はスループットが 2 倍 • 読み込みと書き込みのスループットはそれぞれ独⽴ WCURCU
- 24. パーティショニングの算出⽅法 ( ) ( ) ()( )( ) スループット ストレージサイズ 大きいほうを採用
- 25. パーティショニング算出例 = 0.8 =1 ( ) ( ) ! "#$ % &'( ! )#$ *'( = 2.17 = 3 Table size = 8 GB, RCUs = 5000, WCUs = 500 ( ) RCUs per partition = 5000/3 = 1666.67 WCUs per partition = 500/3 = 166.67 Data/partition = 8/3 = 2.66 GB RCUとWCU の値は均一に各パーテションに割り 当てられます スループット ストレージサイズ 大きいほうを採用
- 26. DynamoDB JSON イメージ { “ID": 123, “Name" : “Tanaka", “Place" : [ “Tokyo", “London", “HongKong"] } ID (PK:Ha sh) Name (Map 型) Place (List型) 123 {Tanaka } [Tokyo,London,Hong Kong] DynamoDB dynamo = new DynamoDB(new AmazonDynamoDBClient(...)); Table table = dynamo.getTable("HumanResource"); Item item = new Item() .withPrimaryKey("id", 123) .withJSON("document", json); table.putItem(item); HumanResource テーブル JSON DynamoDB dynamo = new DynamoDB(new AmazonDynamoDBClient(...)); Table table = dynamo.getTable(“HumanResource"); Item documentItem = table.getItem(new GetItemSpec() .withPrimaryKey("id", 123) .withAttributesToGet("document")); System.out.println(documentItem.get("document")); 挿入 出力 JSON マッピング JSON マッピング
- 27. • テーブルの更新の情報を保持 • 非同期に更新 •シリアライズされたデータ • アイテム毎の厳密な管理 • 高耐久性 •テーブルよるスケール • 有効期限は24時間 • 1秒未満の遅延書き込み DynamoDB stream
- 28.
- 29. Stream Table Partition 1 Partition 2 Partition3 Partition 4 Partition 5 テーブル Shard 1 Shard 2 Shard 3 Shard 4 KCL Worker KCL Worker KCL Worker KCL Worker Amazon Kinesis Client Library Application DynamoDB クライアント アプリケーション 更新 DynamoDB Stream and Amazon Kinesis Client Library
- 30. DynamoDB Stream andAWS Lambda
- 31. DynamoDB の CloudwatchMetric Console
- 32. Capacity Unit Metrics階層 Table Index Read Write Read Write Provisioned Consumed Throttle Provisioned Consumed Throttle Provisioned Consumed Throttle Provisioned Consumed Throttle Table or Index Read or Write *Provisioned(割当) *Consumed（消費） *Throttle（超過）
- 33.
- 34.
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- 36.
- 37. Dynamo論⽂: Amazonの高可用性Key-value Store 原版（英語）︓ http://www.allthingsdistributed.com/2007/10/amazons_dynamo.html 日本語版 ︓ https://gist.github.com/matope/2657692 データの一貫性に関しては結果整合性を保証するサービス の考え⽅で、Amazon DynamoDBとは別物 ※DynamoDBはReplication単位を指定できない。 Cassandraは可能。
- 38. 結果整合性 Problem Technique Advantage パーティショニングコンシステントハッシング 線形的なスケーラビリティ writeの高可用性 read時の調停を伴うVector clock バージョンサイズが更新頻度に⽐例しない。 一時的障害への対応 Sloppy Quorumとhinted hand off いくつかのレプリカが停止している時に高い可 用性と永続性を提供する。 永続的障害からのリカバリ Markle木を用いたAnti-entropy バックグラウンドでレプリカの不一致を同期する メンバーシップと障害検知 Gossipベースのメンバーシッププロトコルと障 害検知 対称性を保護し、メンバーシップとノード⽣存 情報の集約管理的な登録を避ける。
- 39. Cloudantとは • IBMが2015年に買収 • Couchbaseと互換性有 •ドキュメント型NoSQL • IBM Bluemix上で提供 • DashDB等の連動機能 • AnalyticsとIoTのデータ管理基盤
- 40. Cloudant の特徴 • 主な機能および特徴 •高いスケーラビリティー • 大規模Webアプリケーションや、急激なワークロードの変化が起こりう るモバイル・アプリのデータストアに最適 • マルチマスター・レプリケーション機能 • 異なるデータセンター間で常に同期された状態に保つことができ、デー タの可用性を確保 • 高いセキュリティーとデータ保護 • ⾦融、医療、⾏政機関などのセキュリティーが重視される多くの分野 で採用 • モバイル・アプリとのデータ同期 • アプリのオフライン利用を可能にする。同期の際にはジオ・ロード・バラ ンサー機能によりユーザーに近いデータセンターと同期させ、高速なア クセスを実現 • JSON（JavaScript Object Notation）形式でデー タを保存する NoSQL DB • ドキュメントの保存、更新、削除、検索といった操作に RESTful API を利用 • データベース管理のためのWebコンソールを提供 • 全⽂検索機能や地理空間機能、MapReduce を利 用したリアルタイムのインデックス機能を持つ Write してReplicationする仕組み クラスタ間のPull/PushとSyncが可能
- 41. Cloudant Console • Databases •データベースをリスト • データ参照、更新 • View作成 • Search index作成 • Replication • Replication設定 • Werahousing • dashDBとのデータ連携 • Active Tasks • ReplicationやCompaction などバック・グランドで実⾏されて いるタスクを確認
- 42. © 2016 IBMCorporation Blockchain = 概念 ・Bitcoinの仮想通貨を元にして、分散共有台帳を使ってP2P取引を効率化する技術の「概念」です。 ＜従来＞ ＜Blockchain＞ ・個別台帳を各々の参加者で保持する。 →管理主体が制御する。 ・同じ台帳を参加者間で共有して保持する。 →管理主体が不要（Blockchainが主体） ・共有台帳の分散同期技術 ・P2Pの認証技術 （従来のエンタープライズアプリケーションを変える︖）
- 43. © 2016 IBMCorporation Open Blockchain = 実装 ・Blockchainの概念を「実装」するOSSプログラム ・IBMが開発し、Hyperledgerプロジェクトに提供 (contribute)してOSS化したもの ・Bitcoin技術をベースとしつつも、 汎用性、拡張性、セキュリティを多く加えたもの https://github.com/openblockchain のGit上に仕様書とソースコードが掲載
- 44. © 2016 IBMCorporation Hyperledger Project Linux Foundation内の、「オープンソースでのブロックチェーン技術推進コミュニティー」でOpen Blockchainの開発 をリードすることを表明。（IBMは30社のPremierメンバー。）
- 45. © 2016 IBMCorporation IBM Blockchain = 付加価値を提供 ・Open Blockchainを使いやすくしたもの ・Bluemix Blockchainのベースになっている 具体的には、、 ・Node.js の SDK提供 ・MarblesやCP等のサンプルコードを提供 等 https://github.com/IBM-Blockchain のGit上に仕様書とソースコードが掲載
- 46. © 2016 IBMCorporation 関係をまとめると Linux 開発 追加 デプロイ デプロイ デプロイ
- 47. © 2016 IBMCorporation Blockchainのネットワーク ・検証されたメンバーシップ間でネットワークを構成し、その間でブロックチェーンを形成する。 Open Blockchain Whitepaperより抜粋 https://github.com/openblockchain/obc-docs/blob/master/whitepaper.md
- 48. © 2016 IBMCorporation Open Blockchain の全体像 Open Blockchain Whitepaperより抜粋 https://github.com/openblockchain/obc-docs/blob/master/whitepaper.md メンバーシップの検 証を⾏いネットワー クに参加 チェーンコードで 分散台帳の検証 ブロックチェーン処理
- 49. © 2016 IBMCorporation Blockchainの基本構造 b(4) 承認された トランザクション ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 未承認 トランザクション b(n) b(n+1) b(n+2) b(n+3) n番目のブロック n+1番目のブロック n+2番目のブロック n+3番目のブロック ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 ハッシュ値 承認された トランザクション 承認された トランザクション ・ブロックチェーンは追記型 ・ブロックチェーンには、過去のトランザクション「ハッシュ値（ダイジェスト）」が記録されており、 過去の情報を改竄できないようになっている
- 50. © 2016 IBMCorporation ピアで同期されるデータ Blockchainの構成要素 Smart Contract Smart Contract Privacy and Confidencial ity Privacy and Confidencial ity Shared Ledger Shared Ledger ConsensusConsensus 安全性の確保、 認証および検証 取引のための ビジネスロジックを記述 （チェーンコード） スマート・コントラクトを 通して⾏われた取引を システム的に確定 ネットワークで 共有される分散台帳
- 51. © 2016 IBMCorporation Blockchainの内部構成技術（2016年4月時点） 同期 ・分散型アーキテクチャーのため、クラウドネイティブを代表するソフトウェアで構成されています。
- 52. © 2016 IBMCorporation Blockchainのシステム構成とクラウドの親和性 ・Blockchainはマルチテナント間のネットワーク接続性が重要であるため、そこに優れているクラウドは有利。 Blockchain 本番デプロイ テナントA 開発検証として プログラム実証 テナントB 分散台帳 スマート・ コントラクト 取引ルールを 規定 取引履歴を保 存 合意形成セキュリティ Blockchain
- 53. © 2016 IBMCorporation IBM Watson IoT MQTT MQTT デバイス IBM IoT Platform 従来型アプリケーション MQTT MQTTサーバー デバイスの管理 履歴の保存 REST 管理アプリケーション 拡張サービス IoTのプロトコルはMQTTが基本。 MQTTとは、publish/subscribeモデルに基づく軽量なメッセージプロトコルで、IBMが策定し、現在はOASISが標準化を推進。 アプリケーションをスクラッチ開発をするために必要となる代表的なMQTTクライアントは以下の通り。 ・IBM Mobile Messaging and M2M Client Pack MA9Bg ・Eclipse Paho MQTT Clients ・MQTT.js NoSQL
- 54. © 2016 IBMCorporation Watson IoT から Blockchain への連動 チェーンコード に格納される 合意形成 がされる 分散台帳にデータが 格納される IoTのイベントをフィルターし、プライベートなIBM Blockchain のスマートコントラクトに要求されたデータのみを送信する アーリーアダプタのお客様のみにIBMのR&Dチームと共同で提供
- 55. OBCのトランザクションと台帳 message Transaction { enumType { UNDEFINED = 0; CHAINCODE_NEW = 1; CHAINCODE_UPDATE = 2; CHAINCODE_EXECUTE = 3; CHAINCODE_QUERY = 4; CHAINCODE_TERMINATE = 5; } Type type = 1; string uuid = 5; bytes chaincodeID = 2; bytes payloadHash = 3; ConfidentialityLevel confidentialityLevel = 7; bytes nonce = 8; bytes cert = 9; bytes signature = 10; bytes metadata = 4; google.protobuf.Timestamp timestamp = 6; } message TransactionPayload { bytes payload = 1; } enum ConfidentialityLevel { PUBLIC = 0; CONFIDENTIAL = 1; } OBCでは永続データとして台帳データベース 内のワールドステートとして、key-value ペアのデータベースを持つ OBCトランザクション
- 56. IBM blockchainでのアーキテクチャ 検証ピア ノード (obc- peer) Dockerコンテナ アプリケーションバックエンドノード 台帳(Ledger) ブロックのリスト ブロックチェーン 開発者 アプリケーション (例:Webアプリ) チェーンコードA 開発 ワールドステート ブロック トランザクション ブロック ブロック key=valueデータを値取得・セット 設定ファイル 開発 共有ソースコードリポジトリ (GitHub.comなど) チェーンコードA REST エンドポイント 検証ピア ノード (obc- peer) イベントの送受信 (gRPC) gRPC ListenPort gRPC ListenPort JSClientSDK トランザクション トランザクション チェーンコードB ︓
- 57.
- 58. text この資料に含まれる情報は可能な限り正確を期しておりますが、アマゾンウェブサービスジャパン株式会社の正式なレビューを受けておらず、当 資料に記載された内容に関しはアマゾンウェブサービスジャパンは何ら保証するものではありません。 この資料に含まれる情報は可能な限り正確を期しておりますが、日本アイ・ビー・エム株式会社の正式なレビューを受けておらず、当資料に記載 された内容に関して日本アイ・ビー・エムは何ら保証するものではありません。 ワー クショップ、セッション、および資料は、IBMまたはセッション発表者によって準備され、それぞれ独自の見解を反映したものです。それらは情 報提供の目的 のみで提供されており、いかなる参加者に対しても法律的またはその他の指導や助言を意図したものではなく、またそのような結 果を生むものでもありません。本講演資料に含まれている情報については、完全性と正確性を期するよう努力しましたが、「現状のまま」提供さ れ、明示または暗示にかかわらずいかなる保証 も伴わないものとします。本講演資料またはその他の資料の使用によって、あるいはその他の 関連によって、いかなる損害が生じた場合も、IBMは責任を負わ ないものとします。 本講演資料に含まれている内容は、IBMまたはそのサプライ ヤーやライセンス交付者からいかなる保証または表明を引きだすことを意図したものでも、IBM ソフトウェアの使用を規定する適用ライセンス契 約の条項を変更することを意図したものでもなく、またそのような結果を生むものでもありません。 本 講演資料でIBM製品、プログラム、またはサービスに言及していても、IBMが営業活動を行っているすべての国でそれらが使用可能であること を暗示するも のではありません。本講演資料で言及している製品リリース日付や製品機能は、市場機会またはその他の要因に基づいてIBM独 自の決定権をもっていつでも変 更できるものとし、いかなる方法においても将来の製品または機能が使用可能になると確約することを意図したも のではありません。本講演資料に含まれている 内容は、参加者が開始する活動によって特定の販売、売上高の向上、またはその他の結果が生 じると述べる、または暗示することを意図したものでも、またその ような結果を生むものでもありません。 パフォーマンスは、管理された環境にお いて標準的なIBMベンチマークを使用した測定と予測に基づいています。ユーザーが経験する実際のスループットやパ フォーマンスは、ユーザ ーのジョブ・ストリームにおけるマルチプログラミングの量、入出力構成、ストレージ構成、および処理されるワークロードなどの考慮 事項を含む、 数多くの要因に応じて変化します。したがって、個々のユーザーがここで述べられているものと同様の結果を得られると確約するものではありま せ ん。 記述されているすべてのお客様事例は、それらのお客様がどのようにIBM製品を使用したか、またそれらのお客様が達成した結果の実例として 示されたものです。実際の環境コストおよびパフォーマンス特性は、お客様ごとに異なる場合があります。 IBM, IBM ロゴ、ibm.com, は、世界の多くの国で登録されたInternational Business Machines Corporationの商標です。 他の製品名およびサービス名等は、それぞれIBMまたは各社の商標である場合があります。 現時点での IBM の商標リストについては、www.ibm.com/legal/copytrade.shtmlをご覧ください。