Redis/LevelDB/MariaDBを使ったWebアプリケーション構築事例

1. Redis/LevelDB/MariaDBを使った
Webアプリケーション構築事例
2015年3月16日@ヒカラボ
株式会社インテリジェンス
大谷 祐司
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2. 2
・山口県下関出身の34歳
・インテリジェンスの新規事業チームの開発責任者。
・趣味は車とプログラミングです。
・最近はGo言語にはまっています。
自己紹介

3. 3
・新規事業で人材関連のWebサービスを立ち上げ中。
・現在は一部機能をテスト運用中。
・2015年からプロジェクトスタート、エンジニアは4名。
・新くて優れた技術を積極的に採用していく方針。
何をやっているのか

4. 4
現在テスト運用中の新規サービスについて
Redis/LevelDB/MariaDBを使って構築しました。
検証や構築の中で分かった各データベースの特徴や
活用事例を共有したいと思います。
今日お話する内容

5. 5
・OS ：Linux(CentOS6)
・サーバサイド ：hack(PHPを拡張した言語)
・バッチ ：Go言語
・DB ：MariaDB(Galera Cluster)
・NoSQL ：Redis(Redis Cluster) / LavelDB
採用している技術

6. 6
Redisを使った事があるかた。
はじめに質問

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LavelDBを使った事があるかた。
はじめに質問

8. 新規サービスにおける
DB/NoSQLの活用事例
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9. サービスでは、データを３タイプに分けて扱う。
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①更新のほとんどないマスタ系データ。
②再作成が可能で、永続性が必須でないデータ。
③更新頻度が高く、永続性が必須なデータ。

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想定データ
サイズ(合計)
更新頻度 参照頻度
更新のほとんどないマスタ系 50MB 少ない 多い
再作成が可能で、永続性が必須でない 1G以下 中くらい 中くらい
更新頻度が高く、永続性が必須 20G以上 高い 多い
サービスでは、データを３タイプに分けて扱う。

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・合計データサイズ ：少ない(50MB程度)
・更新頻度 ：少ない(1ヶ月に数回程度)
・参照頻度 ：多い(多くの場面で呼ばれる)
・データ増加 ：少ない(制御可能)
①更新のほとんどないマスタ系データ
都道府県、大学、職種、資格など。

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・Webサーバに置いたLevelDBで保持する。
・MariaDBからバッチで定期的にロードする。
①更新のほとんどないマスタ系データ
シンプルで高速に値を取得したい！

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・合計データサイズ：少ない(1G程度)
・更新頻度 ：中くらい(1時間に1回程度)
・参照頻度 ：中くらい(特定の場面で呼ばれる)
・データ増加 ：中くらい(予測可能)
②再作成が可能で、永続性が必須でないデータ
集計したランキング、基幹システムからの連携データなど

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・Redisで保持する。
・クラスタリング構成にしてメモリ容量を分散する。
・Master-Slave構成を利用してデータの消失を防ぐ。
・MariaDB/基幹システムからバッチで定期的にロードする。
②再作成が可能で、永続性が必須でないデータ
柔軟にデータ参照できて、冗長性も持たせたい。

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・合計データサイズ：多い(20GB以上)
・更新頻度 ：多い(常に更新が実行される)
・参照頻度 ：多い(あらゆる場面で呼ばれる)
・データ増加 ：多い(予測不可能)
ユーザの会員情報、メッセージのやり取りなど。
③更新頻度が高く、永続性が必須のデータ

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・RDB(MariaDB)で保持する。
・ユーザの会員情報、メッセージのやり取りなど。
・クラスタリング構成にしてデータの消失を防ぐ。
・プロキシサーバを使ってクエリを分散させる。
③更新頻度が高く、永続性が必須のデータ
冗長性を持たせて安全にデータを保持したい。

17. 各DBの概要/活用方法について
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18. サーバ構成(GMOクラウド)
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Internet
LB proxy
Web DB
BatchBackup

19. LevelDBの活用
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・Googleが開発をして、2011年に公開。
・C++で書かれたオープンソース(BSDライセンス)。
・ChromeのIndexedDB(ローカルKVS)として利用されている。
LevelDBの概要

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・Key-Value型の軽量なデータストア。
・動作がとても速く、機能はとてもシンプル。
・データはキーでソートされ「レベル」単位で階層化。
・単一サーバ前提で、単体での冗長化は考慮されていない。
（ポートも認証も必要なく、ディレクトリの指定ですぐに使える）
LevelDBの概要

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・Put/Get/Deleteのシンプルな操作。
・保持できるは文字列のみで、型などは持たない。
・データはファイルシステムに圧縮して保存される。
LevelDBの概要

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・アプリケーションへの組み込みやOSへの移植が簡単。
・riak/FoundationDB/InfuluxDBなどがバックエンドに採用。
・Facebookが公開したRocksDBもバックエンドはLevelDB。
LevelDBの概要

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サービスでの活用方法
バッチ Web
マスタデータ
バッチ Web
バッチ Web
InternetLB

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・定期的にマスタデータをDBからバッチでコピーして、
各WebサーバのLevelDBに保存する。
・Webアクセス時にはLevelDBからデータを取得。
・DBやファイルから読み込むよりも高速に取得できる。
活用方法

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・シンプルなKVS。
・データを読み込むスピードがとても速い。
・複数サーバからのアクセスや冗長化は単体では不可能。
・RDBなどで持っているデータのキャッシュとして最適。
LevelDBまとめ

27. Redisの活用
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28. Redisの概要
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・ネットワーク経由で利用可能なNoSQL。
・単純なKVSではなく、データをセットで持てる。
・5つの型が存在し、活用の幅が広い。
(string, list, hash, set, sorted set)
・データをメモリに保持するので、十分なメモリが必要。
・Master-Slave構成での冗長化が可能。

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サービスでの活用方法
nginx
Internet
基幹システム
集計済データ
LB
nginx
nginx
クラスタリング
バッチ
連携データ

30. 30
Redis Clusterについて

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・クラスタリングとは。
・Redis Clusterの特徴は？
・実際に使ってみてどうだったか？
Redis Clusterについて

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・複数台の「アクティブな」サーバでDBを構成する。
・データの冗長性や処理の負荷分散を実現できる。
・サーバの台数を増やしてシステムの拡張を行う事ができる。
・逆にサーバの台数を減らす事も可能。
クラスタリングとは？

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・複数台で分散してデータを持つ(シャーディング)
・同じデータは複数台で持たない。
・ノード毎にMaster-Slave構成が可能
(障害時はSlaveがMasterに自動で昇格)
・ノードを追加/削除した際にリシャーディンングが可能。
Redis Clusterの特徴

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Redis Clusterの構成例
Internet
LB
①命令をルールで
均等に分散
②命令を実行する
③Slaveにデータを
バックアップ
(1サーバに3つの
Redisが起動)
nginx
nginx
nginx

35. 35
・ノードに0-16384の数字(slot)を割り振る。
・リクエストのキーを計算して、対象のサーバを判別する。
[HASH_SLOT = CRC16(key) mod 16384]
クラスタリングの概要
[slot 0-5460]
[slot 5461-10922]
[slot 10923-16383]
①サーバを選んで命令
②対象のサーバを判別して命令を転送
node1
node2
node3③命令を実行して結果を返す

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・耐障害性やバックアップ性が高くなる。
・状況に応じたスケールアウトが可能。
・冗長化にはMaster-Slave構成が必要。
・今まで以上にRedisの活用方法が広がりそうです。
※3/12現在RC-4で、間もなくStableになる見込みです。
http://redis.io/download
Redis Clusterまとめ

37. MariaDBの活用
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38. 38
MariaDBの概要
・MySQLの派生で、オリジナルコードの作者が開発。
・現在の最新版は10.0系。
・MySQLの機能に加えていくつかの独自機能を実装。
(並列レプリケーション, ストレージエンジン, Show Explain文, etc…)

39. 39
MariaDBの概要
・プログラムからMySQLとほとんど同じように利用できる。
・スレッドプールを実装(MySQLは有償版のみ)
・クラスタリングの仕組みを提供している。
(Galara Cluster)

40. 40
Galera Clusterについて

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・MariaDBを複数台でクラスタリングできる仕組み、
・複数台構成なので、耐障害性が高い。
・障害発生時にデータの不整合が起きにくい。
Galera Clusterの概要

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・3台から構築でき、柔軟にスケールアウトできる。
・アプリからMySQLベースの技術がそのまま利用できる。
・アプリから接続先の管理が必要ない。
Galera Clusterの概要

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・MySQL Clusterに比べて構築が簡単(社内で実績あり)
・ストレージエンジンはInnoDBとExtraDBをサポート
・auto incrementの増加が1づつではなくなる(要注意！)。
Galera Clusterの特徴

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・全ノードが、全データを保持している(ユーザ含めて)。
・ノードを追加したタイミングで、全データを同期する。
・ノードの障害発生時には、クラスタから切り離される。
Galera Clusterの特徴

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Galera Clusterの構成例
Internet
Web MaxScale

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MaxScaleの概要
・データベースとアプリケーションを中継するプロキシ。
・MariaDB/MySQLの監視、ロードバランシングが可能。
・SQLを解析してmaster/slaveの振り分けが可能。
・Galera Clusterを監視する仕組みが実装されている。

47. 47
・複数台のサーバで冗長化を実現できる。
(全データを持ち合う)
・簡単に構築できて、どのサーバにもRead/Write可能。
・オンラインでサーバの追加/削減が簡単に行える。
・監視にはMaxScaleが便利。
MariaDB(Galera Cluster)まとめ

48. まとめ
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49. ・DB/NoSQLを適材適所で使い分ける事が重要。
・データの性質から考えると、どれが最適か判断しやすい。
・DBをクラスタリングすることで柔軟な運用が可能になる。
・新規開発こそ、新しい技術に挑戦するチャンス。
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まとめ

50. さいごに
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51. 新規事業部門では、エンジニアを募集しています。
興味がある方は、気軽にお声がけください。
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52. ご清聴ありがとうございました。
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