Spider DeNA Technology Seminar #2

Spider Storage Engineのご紹介

斯波健徳[email protected]

MySQLとは？

MySQLは、世界でも普及しているオープンソースのリレーショナルデータベースです。

Webサービス、モバイルコンテンツサービスと相性がよく、Google、Yahoo、Facebookをはじめ、多くのWeb、モバイルサービス関連企業で利用されています。もちろん、DeNAさんでも利用されています。

GPLというライセンスに従って、自由に利用、変更、再配布を行うことができます。

ストレージエンジンとは？

MySQLは、プラガブルストレージエンジンアーキテクチャ

というものを採用しており、ストレージエンジンというものを

用途に応じて取り替えることができます。

ストレージエンジンは、データベースの中でデータを

格納したり取り出したりすることを司る部分です。


MySQLサーバ

クライアントクライアント

コネクションプール

perser/optimizer/cache ...etc...

Spider

ストレージエンジンAPI

InnoDBMyISAM

クライアント

MEMORY Blackhole q4m


このようにストレージエンジンが複数あるため、テーブルの

用途に応じて適なストレージエンジンを選択することが

できます。

ストレージエンジンは、テーブル単位で変更可能で、

例えばマスターのテーブルにはMyISAMというストレージ

エンジン、取引情報テーブルにはInnoDBというストレージ

エンジンを使うというようなことが可能です。

Spiderストレージエンジンとは？

Spiderストレージエンジンとは、ストレージエンジンの

１種で、複数のデータベースサーバにあるテーブルを

束ねて、１つのテーブルとして利用することを可能に

します。

これは、クラウド環境においては、増え続けるデータを、

サーバをどんどん増やしながら分割して管理する

ために利用することができます。

MySQLと同じく、GPLライセンスで公開しています。

Spiderを利用した構成例

アプリケーションはSpiderの入ったMySQLに

SQL(参照/更新)を実行すると、Spiderが透過的に

後ろにあるデータノードにアクセスして結果を返します。

SQLは、DB１台だったときと同じものでOKです。

AP

DB

DB

AP

DB

DB

LB

Spiderを利用した構成例

トラフィックが増えたり、データが増えたりした場合は、

このようにサーバを追加して、負荷分散を行います。

AP

DB

DB

AP

DB

DB

LB

AP

DB

DB

AP

DB

DB

Spiderでクラウド対応

Spiderを使うと、トラフィックやデータ量に

合わせてサーバを追加(削除)していくことが

できるので、クラウド環境において、

伸縮自在のRDBを構築することができます。

「Spider」の主な機能

1. Spiderストレージエンジンは、ローカルDBからリモートDBに対してテーブルリンクを生成

2. Spiderは、「database sharding」を実現可能

3. Spiderは、「XAトランザクション」と「テーブルパーティショ

ニング」を利用可能


テーブルリンク

Spiderは、リモートMySQLサーバのテーブルをローカルMySQLサーバのテーブルのように利用することを可能にします。

DB1

Local DBtbl_a

tbl_a

tbl_b

Create table tbl_a (col_a int,col_b int,primary key(col_a)

) engine = SpiderConnection ‘host “DB1”,table “tbl_a”,user “user”,password “pass”‘;

3.Join1.Requestselect tbl_a.col_a,

tbl_b.col_cfrom tbl_a, tbl_bwhere tbl_a.col_a = 1 and

tbl_a.col_b = tbl_b.col_b

2.Get data

4.Response

tbl_a Spider Storage Engine’s table

tbl_a Other Storage Engine’s table

1. Spiderストレージエンジンは、ローカルDBからリモートDBに対してテーブルリンクを生成

2. Spiderは、「database sharding」を実現可能

3. Spiderは、「XAトランザクション」と「テーブルパーティショニング」を利用可能


SpiderのXAトランザクション

SpiderはDBクラスタリングに利用可能です。

DB2

Local DBtbl_a

tbl_b

1.Requestcommit

2.XA prepare

4.Response

tbl_b tbl_c

DB1tbl_a

DB3tbl_c

2.XA prepare2.XA prepare3.XA commit 3.XA commit 3.XA commit

my.cnf------------------…………spider_internal_xa=1…………

Spiderのテーブルパーティショニング

Spiderは「DB sharding※」をサポートしています。※「DB sharding」とは、データを複数のデータベースサーバに分散させて管理する手法のことを言います。

DB1

Local DBtbl_a

tbl_a

tbl_b

Create table tbl_a (col_a int,col_b int,primary key(col_a)

) engine = SpiderConnection ‘table “tbl_a”,user “user”,password “pass”‘partition by list(mod(col_a, 3)) (partition pt1 values in(0)comment ‘host “DB1”’,partition pt2 values in(1)comment ‘host “DB2”’,partition pt3 values in(2)comment ‘host “DB3”’

);

3.Join

1.Requestselect tbl_a.col_a, tbl_b.col_c from tbl_a, tbl_bwhere tbl_a.col_a = 1 and tbl_a.col_b = tbl_b.col_b

2.Get data

4.Response

DB2tbl_a

DB3tbl_a

col_a%3=2col_a%3=1col_a%3=0

Spiderの「DB SHARDING※」

※「DB SHARDING」とは、データを複数のデータベースサーバに分散させて管理する手法のことを言います。

アプリケーションによる「DB sharding」

アプリケーションによる「DB sharding」は、

データの増加や更新リクエストの増加に伴う

パフォーマンスの低下の問題を解決するために

利用されます。


アプリケーションによる「DB sharding」は

データ増加に伴うパフォーマンスの低下問題を解決します。

DB1tbl_a

1.Requesttbl_a.col_a = 1

2.Choose a connection and get data

3.Response

DB2tbl_a

DB3tbl_a


AP1 AP2 AP3


しかし…アプリケーションによる「DB sharding」には、

以下の問題点が挙げられるます。

– 異なるDBサーバのテーブルをjoinできない

– 異なるDBサーバに行われた更新の同期は、アプリケーションで保障しなければならない

– アプリケーションエンジニアは、「database sharding」を実現するために高いDBスキルが必要

– 「database sharding」が実装されていないアプリケーションに、新たに「database sharding」を追加するには、多くの時間と工数が必要になる

Spiderの「DB sharding」

Spiderはこれらの問題を解消します。


Spiderの「DB sharding」は

データ増加に伴うパフォーマンス低下問題を解決します。

DB1tbl_a

1.Requestfrom client

tbl_a.col_a = 1

3.Choose a connection and get data

5.Responseto client

DB2tbl_a

DB3tbl_a


AP1 AP2 AP3

DB

tbl_a

2.Requestfrom application

DB

tbl_a

DB

tbl_a

4.Responseto application


そして…

– 異なるDBサーバのテーブルをjoinできる

– アプリケーションは、異なるDBサーバに行われた更新の同期を保障する必要がない(Spiderが保障する)

– アプリケーションエンジニアは、「DB sharding」を実装する必要がない

– 「DB sharding」が実装されていないアプリケーションでも、アプリケーションを変更しないで「DB sharding」を実現できるため、導入が容易である

導入事例

【導入事例1】 Sagool.tv

Sagool.tvは、

www.youtube.comのような動画サイトです。

ただし、全てのコンテンツはインターネットからクロールされ、

動画は、TVのように流し見することができます。

Sagool.tvは、

【Team Lab Inc. ]

が運営しています。

http://www.team-lab.com

http://www.team-lab.net

Sagool.tv (検索ページ)

Sagool.tv was created by Team Lab Inc.

Sagool.tv (動画再生ページ)

Sagool.tv was created by Team Lab Inc.

Sagool.tvの変更前構成図

バッチ処理は、毎日全文インデックスを生成する必要があります。

MasterDB

1.Get data

MasterDB

Full-textsearch

replication

AP AP Batch

2.Register

SlaveDB

SlaveDB

…… Full-textsearch

……

…… Batch ……

Crawler Crawler ……

again, again…

当時のSagool.tvの問題点

しかし…

動画のレコードが増加するに従い、DB参照性能が

低下していき、

３０００万レコードを超えた時には、バッチ処理が２４時間で

完了しなくなっていました。

このケースでは、サーバにMySQL clusterを導入するために

十分なメモリがなかったため、 MySQL clusterは導入できませんでした。

そのため、Spiderを使いました。

SPIDER利用後のSagool.tvの構成図

まず、Spiderを利用したスレーブDBと

４つのリモートDBを追加しました。

次に、バッチサーバにSpiderを利用したMySQLを追加しました。

MasterDB

MasterDB

Full-textsearch

replication

AP AP Batch

2.RegisterSlave

DBSlave

DB…

Full-textsearch

…

…Batch

…

Crawler Crawler …

DBtbl_a

DB

tbl_a

DBtbl_a

DBtbl_a

DBtbl_a

col_a%4=0

col_a%4=1 col_a%4=2

col_a%4=3Data shardingby Spider

1.Get data

DB DBtbl_atbl_a

again, again…

replication

1.Get data

Sagool.tv: パフォーマンスの改善

結果

1. Spiderを利用したshardingで、各DBサーバのレコードを減らすことにより、パフォーマンスが劇的に改善しました。

– DBのパフォーマンスは約１０倍改善。

– バッチ処理は約５倍改善。

(バッチ処理は8時間で完了するようになりました)

2. Spiderの導入にアプリケーションの変更は不要でした。

3. Spiderは問題が発生している場所にピンポイントで導入できるので、動作確認工数が少なく済みました。

SPIDERの「SHARDING」は簡単です。

【導入事例２】 KADOKAWord.jp

角川グループはメディア、本、商品などの、多くの

ウェブサイトを運営しています。(80以上)

KADOKAWord.jpは

株式会社角川メディアマネジメント

が運営しています。

KADOKAWord.jpは、これらのウェブサイトの

コンテンツを横断的に検索できるサービスです。

KADOKAWord.jpで利用されるSPIDERについて

KADOKAWord.jpでは、

BlackholeとSpiderを利用しています。

なぜなら・・・

グループサイトからの急激なログトラフィックが

あるためです。

KADOKAWord.jp: ログサーバ構成図

現在、

急激なログトラフィックがあっても、問題は発生していません。

AP

…

replication

StatisticalDB

DB

AP

DB

tbl_a

DB

tbl_aDB

tbl_a…

tbl_a tbl_a

1.Write log

2.Replication3.Log data collecting

using Spider

Blackhole

【導入事例３】株式会社マイクロアド

株式会社マイクロアドは行動ターゲティングというテクノロジーで、

配信する広告を適化できる広告配信サービスを提供している企業です。

http://www.microad.jp/【MicroAd, Inc.]

Spider導入前構成

このシステムでは、バッチ処理が毎日新しい統計結果で、

広告配信のルールを更新する必要があります。

MasterDB

replication

AP AP

Batch

Register new statistical rules from batch server

SlaveDB

SlaveDB

…… AP AP ……

LVS

事業拡大に伴う課題

・更新負荷の増大これまで1日につき、2000万レコードの更新が限界だったものを、事業拡大に伴い1億レコードを更新できるようにする必要があった。

・参照負荷の増大基本的にはレプリケーションスレーブを追加することで対応するが、1台あたりの更新が減らないと、スレーブ追加のメリットが薄れる。

・アプリケーション修正データベース分割の為に、大幅なアプリケーションの修正は避けたい。

そのために、Spiderが選択されました。

Spider導入後構成

彼らは、データベースの分割の単位で

レプリケーションを構成するという手法を

採用しました。

MasterDBreplication

APwith Spider

APwith Spider

Batch

Register newstatistical rules from batch server

SlaveDB SlaveDB

…… APwith Spider

APwith Spider

……

LVS

SlaveDB SlaveDB

LVS

SlaveDB SlaveDB

LVS

MasterDBreplication

MasterDBreplication

SpiderDB(MySQL with Spider)

Spider sharding

Spider sharding

改善結果

その結果、彼らは、毎日１億レコードの更新という目標を達成し、

参照性能の向上にも成功しました。

また、データベース分割のためのアプリケーションの

修正は、ほとんど不要でした。

彼らは現在、事業の更なる拡大のため、データベース

の再拡張(re-sharding)を計画しています。

Spider Storage Engine

まとめ

Spider Storage Engineは・・・・・

1. 他のストレージエンジンと連携することで、その機能を強化・拡張することができる。

2. リモートのMySQLサーバにあるテーブルを、ローカルのMySQLサーバにあるテーブルとして利用する事ができる。

3. XAトランザクションで、複数のサーバに行われた更新を同期することができる。

4. MySQL 5.1から利用可能となったテーブルパーティションをサポートしており、テーブルの各パーティションはそれぞれ別のサーバを利用することができる。

これら４つの機能により・・・・・

Spiderはトランザクション機能付で「DB sharding」を実現できる。Spiderはアプリケーションの機能性を損なうことなく「Sharding」を実現できる。

(このあたりがクラウド対応RDB構築用)Spiderの導入に、アプリケーションは変更の必要がない。Spiderは必要なところだけにピンポイントで利用できる。

まとめ

「Spider」の近の動き

1. MariaDB対応

2. BKA対応

3. レプリケーションリトライパッチ

4. 可用性対応


MariaDB対応

MariaDBにバンドルしてもらえるお話を頂きまして、現在

鋭意対応中です。

MariaDBとは、MySQLの生みの親であるMontyとその

会社の社員が開発を行っているMySQLのフォークです。

なお、SpiderはMySQLでも、引き続き利用が可能です。

1. MariaDB対応

2. BKA対応


4. 可用性対応


BKA対応

BKAとは、大きなテーブル同士のjoinを高速化するための

機能で、現在はMariaDB 5.3で利用可能です。

対応は奥野さんのアドバイスを頂きつつ、このほど完了

しました。(パーティション機能とBKAを組み合わせて

利用するためのパッチも完成しております)

簡単にパフォーマンスを測定した結果では、約35倍の

性能向上となっております。

1. MariaDB対応

2. BKA対応


4. 可用性対応


レプリケーションリトライパッチ

レプリケーションスレーブでSpiderを利用した際に、

リモートのサーバとの接続がネットワークの瞬断などで

途切れてしまうとレプリケーションがエラーで

停止してしまい、運用上不都合が発生します。

このため、MySQLに「slave_transaction_retry_errors」

というパラメータを追加し、「slave_transaction_retry_errors=1158,1159,2013,12701」

のように、エラー番号をコンフィグファイルに指定することで、

指定したエラーはトランザクションを再実行するパッチを

作成しました。

1. MariaDB対応

2. BKA対応


4. 可用性対応


可用性対応

Spiderを利用した際の可用性の担保は、現在リモート

サーバ側でDRBDなどを利用して行っていただいて

いると思いますが、現在Spider側でも可用性が担保

できるよう８月末完成を目標に機能開発中です。

この機能は、

・テーブル(パーティション)単位で冗長化の多重度を変更可能。

・ラウンドロビンの参照負荷分散。

という特徴をもつため、よく参照される近の情報のみ多重度を

高くして、トラフィックをさばくというような使い方も可能です。

おわりに

これからも精力的に

開発を続けていきますので、

よろしくお願いします！！

http://wild-growth-ja.blogspot.com/http://spiderformysql.com

Kentoku SHIBA ([email protected])

Any Questions?

Thank you for taking

your time!!