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NoSQL on AWSで作る
最新ソーシャルゲームアーキテクチャ


        Amazon Data Services Japan 株式会社
             松尾康博/ matsuoy@amazon.co.jp




                              2012/8/21
自己紹介
名前:松尾康博
所属:アマゾンデータサービスジャパン
職種:ソリューションアーキテクト
好きなAWSサービス:
 SQS
 HPCインスタンス




        Copyright © 2012 Amazon Web Services
本日のアジェンダ

AWS(Amazon Web Services)のご紹介
ソーシャルゲームの課題
AWSで実現できるアーキテクチャ
まとめ Q&A




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本日のアジェンダ

AWS(Amazon Web Services)のご紹介
ソーシャルゲームの課題
AWSで実現できるアーキテクチャ
まとめ Q&A




         Copyright © 2012 Amazon Web Services
AWSのご紹介
アマゾンの3つのビジネス


一般消費者様       Eコマース
向けサービス     (Amazon.co.jp)



セラー様向け   マーケットプレイス
 サービス     物流サービス提供
          (Amazon Services)

           クラウド
企業様向け    コンピューティング
サービス     (Amazon Web Services)
なぜアマゾンは…
About Amazon
Web Services




 Deep experience in
    building and
                   ?
operating global web
   scale systems



                       …クラウドに参入したのか?
10年以上のインフラ運用経験


セラー様向けビジネスの経験


アマゾン内部からのスケーラブルなインフラ需要


外部デベロッパー・インフラエンジニアからの需要
クラウドコンピューティングとは?
初期投資が不要    低額な利用価格     実際の使用分
                        のみ支払い




セルフサービスな   スケールアップ、   ビジネススピード
  インフラ      ダウンが容易       の改善

  Deploy
必要なときにすぐに調達可能
   オンプレミス               クラウド
新しいインフラの構築は複雑        ワンクリックで新しい
  かつ遅くなりがち            インフラを用意

 必要    調査     評価     新しいデプロイ環境を構築


                     新しいテスト環境を構築
 計画    設計   エンジニア


                     新しい環境を海外に構築

 調達    契約   コミッション

                     1,000 サーバ追加


デプロイ
                     1,000 サーバ削除
世界中からデータセンターを選択可能
 GovCloud          米国西部          米国東部           南米          EU西部        アジア            アジア
                                                            (Dublin)
(US ITAR Region)   (Northern     (Northern    (Sao paulo)              パシフィック        パシフィック
                   California)    Virginia)
                                                                       (Singapore)    (東京)




       AWS リージョン
       AWS エッジロケ―ション: コンテンツデリバリーネットワーク
  http://aws.amazon.com/jp/about-aws/globalinfrastructure/
リージョンとアベイラビリティゾーン




1リージョン内にAZ(データセンター群)が複数拠点存在
AZはお互いに地理的・電源的・ネットワーク的に分離されている
AZ間は高速専用線で接続(リージョン間はインターネット経由)
成長を続けるアマゾンクラウド
           米国で、クラウドストレージ=Amazon S3
 2006年             1
           クラウド仮想サーバ=Amazon EC2のサービスを開始

           仮想プライベートクラウドサービス=Amazon VPC
 2009年              1
           RDBサービス=Amazon RDSを開始

           世界で5番目のリージョンとして、
 2011年3月           1
           日本に東京リージョン(データセンタ群)を開設

           世界8か所のデータセンター群と、
 現在                 1
           33拠点のエッジロケーション網で、
           20を超えるサービスを提供中



                                         13
AWSの拡張のペース




 アマゾン ドット コムが2000年当時に
  年商27.6億ドルの企業であった時
 に必要なキャパシティと同等のものを
    AWSは毎日追加しています
               (circa 2000)



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AWSの様々なサービス
                             お客様のアプリケーション

                                                        IDE プラグイン                                              Tools to
 ライブラリ & SDKs              Web インターフェース                                              デプロイと自動化                  Access
 Java, PHP, .NET,                                           Eclipse                AWS Elastic Beanstalk       Services
   Python, Ruby            Management Console                                       AWS CloudFormation
                                                         Visual Studio



                                                                                  ネットワーク&ルーティング
    認証 & 請求                                                                             Amazon VPC             Cross-
       AWS IAM                モニタリング                     スケーリング
                                                                                     Amazon Elastic LB         Service
Identity Federation         Amazon CloudWatch             Auto Scale
                                                                                      Amazon Route 53          Features
Consolidated Billing                                                                AWS Direct Connect



 コンテンツ配信               メッセージAmazon                                                         オンデマンド              High-Level
                                                分散処理                 メール配信
    Amazon                 SNS                                                             ワークホース              Building
                                            Elastic MapReduce        Amazon SES
  CloudFront            Amazon SQS                                                    Amazon Mechanical Turk
                                                                                                               Blocks


                                                                                   データベース
                                                ストレージ
                                                                                       Amazon RDS
    コンピュータ処理                                   Amazon S3                                                       Low-Level
                                                                                    Amazon DynamoDB
          Amazon EC2                          Amazon EBS                            Amazon SimpleDB            Building
                                          AWS StorageGateway                      Amazon Elasticache           Blocks


                              AWS のグローバルなインフラ
              Geographical Regions, Availability Zones, Points of Presence
AWSの様々なサービス
Amazon EC2
・台数やスペックを柔軟に変更可能な仮想サーバ
           1
・必要な時に、必要な台数を時間課金でご利用可能

Amazon S3
           1
・容量無制限のオンラインストレージ
・自動的に日本国内の複数DCに複製保存し、高い耐久性

Amazon Elastic MapReduce
・HW購入不要の分散処理(Hadoop)サービス
                      1
・ご利用時間×ご利用台数だけのお支払い


Amazon Elastic Load Balancing(ELB)
                       1
・AWS専用の自動でスケールするロードバランサー
・高信頼で低価格。SSL、ヘルスチェックなど完備
AWSの様々なサービス
Amazon Relational Database Service(RDS)
                       1
・マネージドRDBサービス(MySQL/Oracleが利用可能)
・マスタ/スレーブ構成や自動バックアップなどご利用可能

Amazon DynamoDB
                1
・スループット性能指定可能な高速NoSQLサービス
・3カ所のデータセンターでSSDにデータを保持

Amazon Simple Queue Service(SQS)
・メッセージをキューイングするサービス    1
・メッセージは冗長化されたストレージに保存

Amazon ElasticCache
                    1
・Memached互換のキャッシングサービス
・ご利用時間×ご利用台数だけのお支払い
AWSの高い汎用性
     フロントUI       開発言語       ミドルウェア



              ×          ×
      HTML5



OS
Entertainment & AWS
 SN
 SS c i a l
   o                                                  Facebookアプリ
                                                      Top50の内
  G a me s                                            70%がAWS上で稼働
    Vi d e o
S t r e a mi n g




               Copyright © 2012 Amazon Web Services
AWSとソーシャルゲーム
なぜAWSが選ばれるのか?
ソーシャルゲームの性質             ?
  トラフィック量の予測が難しい

  日次、週次でのピーク変動

  イベント等の突発的なアクセスへの対応

  業界そのものの変化の速さ
なぜAWSが選ばれるのか?
スケール増減が容易
  必要な時に必要な分だけリソース利用が可能

EC2以外にもフルマネージドなサービスが充実
    OS・ミドルの運用をせずに、サービスのAPIを叩くだけ

実際の使用分のみ支払
  効率的なランニングコスト運用が可能

初期投資が不要
  スモールスタート、撤退リスクが容易に取れる
Elastic capacity
                                            従来の
                                            Capacity Planning
Capacity




                                                                Time
                         必要なリソース

                   Copyright © 2012 Amazon Web Services
Elastic capacity




オンとオフ                                      急成長




予測できないピーク                                   予測可能なピーク



              Copyright © 2012 Amazon Web Services
Elastic capacity
                                                     余剰キャパシティ




オンとオフ                                      急成長




予測できないピーク                                   予測可能なピーク


           機会損失
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Elastic capacity
                                   柔軟性のあるクラウドキャパシティ




オンとオフ                                      急成長




予測できないピーク                                   予測可能なピーク



              Copyright © 2012 Amazon Web Services
3日間で40から5,000サーバへ

                                                               ピーク時にEC2が5,000
                                                               インスタンスにスケール

                           アップロードした写真、動画、音楽を
                           もとに、
                           ビデオクリップをオンラインで作成で
Number of EC2 Instances



                           きるサービス




                                                        Facebookで
                                                        アプリを公開

                             40インスタンス以下で
                               サービスを開始



                          4/12/2008   4/13/2008   4/14/2008   4/15/2008   4/16/2008   4/17/2008   4/18/2008   4/19/2008   4/20/2008
一般的なキャパシティ拡大方法
EC2(APサーバ、memcached)の台数増加(スケールアウト)
RDSのスペックを上げる(スケールアップ)
RDSのRead Replica (MySQL Slave)を追加

    ELB
                                 m1.large                 m2.4xlarge
          App
           App
          サーバ
            App
           サーバ
            サーバ
                             メモリ 7.5GB                   メモリ 68GB
                              CPU 4ECU                    CPU 26ECU


    Cache
    サーバ




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それでも残る課題

  ソーシャルゲーム特有の大量Write負荷

DBのI/O(write)がボトルネックでスケールしない
システム全体のスループット・レイテンシに影響
  サービス的、ビジネス的にもインパクト大


DBのスケールアップ(CPU/メモリ) では効果薄
アプリケーション、DBのチューニングでも限界がある
DBのWrite 性能向上対策 その1
現実的な時間で対応可能か?さらなる負荷に対応可能
か?ストレージ高速化   DBシャーディング
   ストライピング(RAID,    Write I/Oを分散
   LVM)             ストレージ容量も分散
   高速ディスクに置換

      ELB


            App
             App
            サーバ
              App
             サーバ
              サーバ




      Cache
      サーバ
DBのWrite 性能向上対策 その2
安定運用可能か?さらなる負荷に対応可能か?
 分散KVS導入            キュー導入
   I/O分散しやすく              Write負荷を平準化



     ELB


           App               App
            App    KVS        App
           サーバ
             App    KVS      サーバ
                               非同期
            サーバ    サーバ        サーバ
             サーバ    サーバ        サーバ




     Cache
     サーバ
                              KVS
                               キュー
                              サーバ
                               サーバ
AWSならではのアーキテクチャ
なぜAWSが選ばれるのか?(再掲)

スケールアップ/ダウンが容易
  必要な時に必要な分だけリソースの配分が可能

フルマネージドなサービスが充実
  OS・ミドルの運用をせず、サービスのAPIを叩くだけ

実際の使用分のみ支払
  効率的なランニングコスト運用が可能

初期投資が不要
  スモールスタート、撤退リスクが容易に取れる

        Copyright © 2012 Amazon Web Services
DynamoDB



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Amazon DynamoDBとは?
・フルマネージドなNoSQLデータベース

・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


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Amazon10年以上の経験の末に・・・
• Amazonの継続構築・改善・運用経験
  • 大規模なデータベースの構築経験
  • リレーショナルデータベースから
    NoSQLデータベースまで
• AWSで培ってきた、拡張性が高く信頼性の
  高いクラウドサービスの構築経験
  • S3, SimpleDB, RDS…
• 上記の経験を活かしてDynamoDBという、
  データベースサービスを実現
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DynamoDBの特徴
• 管理不要である

• プロビジョンスループット

• データへの高速アクセス

• 信頼性が高い


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管理不要なデータベース・サービス

管理不要で高い拡張性を提供                               ADMIN

サービス vs プロダクトの違い
 DynamoDBはサービス
 他のデータベースはプロダクト
 運用コストに大きな差が出る




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プロビジョンスループット




    Copyright © 2012 Amazon WebWeb Services
       Copyright © 2012 Amazon Services
プロビジョンスループットとは

• IOPSを開発者がいつでも指定できる
  テーブル作成時、あとからでも可能
    ダウンタイムなし
  秒間あたりの、読み/書きを指定
    1レコードが1KBとした場合の数値




      Copyright © 2012 Amazon WebWeb Services
         Copyright © 2012 Amazon Services
データベースのスケーラビリティ
                                                     要求: 予測可能で、一貫し
                                                       たパフォーマンス
パフォーマンス




                                                                       ハードウェア購入と
                                                                        プロビジョニング
                                                     $1.8B by 2015*
                                                     $3.4B by 2018*    シャーディング

                                                                       キャッシュ
                                                                       クラスタ管理
                                    現実: スケールを追及する                      耐障害性と管理
                                    度にパフォーマンスは急激
                                         に減速




                                       Scalability
* Market Research Media, Dec 2011
データへの高速なアクセス

AWSクラウドの特性を活用
 ストレージにSSD(Solid State Drive)利用
 SSD用に最適化
 データへの高速なアクセス
データベースがいかに大規模になってい
ようと、数ミリ秒のアクセス速度が可能



       Copyright © 2012 Amazon WebWeb Services
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非常に低いレイテンシ
数ミリ秒のレイテンシ
                                                   Read
                                                 Latency




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DCレベルの障害にも耐える高い堅牢性




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お客様がDynamoDBでやること

 必要なテーブルを作成
 各テーブル毎にRead/WriteのIOPSを指定
 SDKを使って、アプリからPut/Get/Query




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お客様がDynamoDBでやらなくてよい事

 テーブルの容量拡張
 ハードウェア拡張やスケーラビリティの確保
 データベースの障害管理・フェイルオーバ機
 能の実装・管理
 データベースの堅牢性の維持

アプリケーションの開発に集中してほしい


            Copyright © 2012 Amazon Web Services
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AWSでのDBのWrite 性能向上対策 その1
運用負荷軽減、さらなる負荷の対応も楽に。
 DynamoDB導入
   運用負荷軽減
   スケーラブル

     ELB


           App                       App
            App                       App
           サーバ
             App                     サーバ
                                       非同期
            サーバ                       サーバ
             サーバ                       サーバ
                   Amazon DynamoDB




     Cache
     サーバ
                                      KVS
                                       キュー
                                      サーバ
                                       サーバ
Simple Queue Service




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SQS(Simple Queue Service)とは

  分散キューサービス
  AWSをスケールアウトして使うためのキーコンポーネント
  2006年よりある最古参サービス
  堅牢性・信頼性・可用性が高く低コスト
  最低一度は届くことを保証(At-Least-Once delivery)
  3箇所以上のDCにメッセージを複製保存しロストを防ぐ
 フルマネージド
  インストール・管理不要
  アプリからSDK・APIでSend/Receive/Deleteするだけ




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3箇所以上にメッセージを自動複製
           S3                      世界中の7拠点から選択

            東京リージョン
メッセージを送受
 信するだけ。
可用性・性能は気
  にしない。
 容量無制限。
                        データセンターA
                                             データセンターB
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                                                       3か所以上で
                                                       自動複製
                         データセンターC

                                                                 高い耐久性で
                                                                データ失わない:

  メッセージ

                Copyright © 2012 Amazon Web Services
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  DynamoDB導入 SQS導入
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           App                          App
            App                          App
           サーバ
             App                        サーバ
                                          非同期
            サーバ                          サーバ
             サーバ                          サーバ
                   Amazon DynamoDB




     Cache
     サーバ



                                         Amazon Simple
                                       Queue Service (SQS)
お客様がキャパシティ増強時にやること

APサーバ・非同期サーバをスケールアウト
DynamoDBの各テーブルのRead/WriteのIOPSを
増加




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キャパシティ増強時でやらなくてよい事

テーブルの容量拡張
ハードウェア拡張やスケーラビリティの確保
データベースの障害管理・フェイルオーバ機
能の実装・管理
データベース・キューの堅牢性の維持
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AWS レファレンスアーキテクチャ
AWS レファレンスアーキテクチャ
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                      http://aws.amazon.com/jp/architecture/


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まとめ




      Copyright © 2012 Amazon Web Services
まとめ
すぐに安く試せる
  無料枠でも十分にクラウドサービスを試せます!
どこまでもスケーラブルなキャパシティ
  インスタンス数
  ストレージ容量
  スループット
AWSのフルマネージドサービスを活用
  運用を楽に!
  開発を楽に!


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クラウドデザインパターン(CDP)
http://aws.clouddesignpattern.org/




                      http://www.amazon.co.jp/dp/4822211967/
来場登録ウェブサイトで申し込み受付中!

  http://www.awssummittokyo.com/

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  1. Traditional IT capacity planning, by the very nature of the logistics of acquiring hardware, installation, configuration and networking, has to take a forward looking view. Complex estimates of the utilisation of resources are made in order to handle the peaks you anticipate. Shown here in red is the level of resources a business needs to install in order to handle the peak needs of a service. Demand on that service might vary by the time of day, week, month or year, or be driven by exceptional demand driven by promotions or seasonal events.
  2. There are many patterns of usage that make capacity planning a complex science. From on and off usage patterns, where capacity is only needed at fixed times and not at others, fast growth where an online service becomes so successful that step changes in traditional capacity need to be added, variable peaks - where you just don't know what demand will be when and best guess applies, to predictable peaks such as during commute times as customers use mobile devices to access your service.
  3. Each of these examples is typified by wasted IT resources. Where you planned correctly, the IT resources will be over provisioned so that services are not impacted and customers lost during high demand. In the worst cases, that capacity will not be enough, and customer dissatisfaction will result. Most businesses have a mix differing patterns at play, and much time and resource is dedicated to planning and management to ensure services are always available. And when a new online service is really successful, you often can't ship in new capacity fast enough. Some say that's a nice problem to have, but those that have lived through it will tell you otherwise!
  4. You control how and when your service scales, so you can closely match increasing load in small increments, scale up fast when needed, and cool off and reduce the resources being used at any time of day. Even the most variable and complex demand patterns can be matched with the right amount of capacity - all automatically handled by AWS.
  5. Back in 2008, they launched a Facebook application that lets people tell their friends when they've uploaded a video that includes that friend. When people saw the music videos their friends created when the application shared it with them, they wanted to go out and create their own videos. Shortly after launching their social networking modification, they were featured on Techcrunch. As you can imagine, this brought them a lot of unexpected traffic. In the course of 3 days, they went from running on 40 instances to 5,000 instances. Because they were using Amazon Web Services, they were able to handle all of this incoming traffic without having to do a thing. AWS managed it all for them.
  6. http://www.marketresearchmedia.com/2010/11/11/nosql-market/