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  • 2022/10/08 掲載

Amazon Auroraとは何かをわかりやすく図解、RDSとどう違う?

連載:全部わかるAWS入門

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Amazon Auroraとは、Amazon RDS(Relational Database Service)のデータベースエンジンの1つであり、クラウドの普及に伴って、Amazonがその内部アーキテクチャを再設計したデータベースのこと。今回は、オープンソースソフトウェア(OSS)やプロプライエタリなラインセンスを持つさまざまなデータベースエンジンを選択できるAmazon Auroraについてわかりやすく解説していきましょう。

執筆:川畑 光平、菊地 貴彰、真中 俊輝

執筆:川畑 光平、菊地 貴彰、真中 俊輝

川畑 光平(かわばた・こうへい)
エグゼクティブ ITスペシャリスト、ソフトウェアアーキテクト・デジタルテクノロジーストラテジスト(クラウド)。金融機関システム業務アプリケーション開発・システム基盤担当、ソフトウェア開発自動化、デジタル技術関連の研究開発を経て、クラウド技術に関する研究開発・推進に従事。
AWS Partner Ambassadors / APN AWS Top Engineers since 2019。

菊地 貴彰(きくち・たかあき)
シニアITスペシャリスト(クラウド)。システム基盤担当として公共、金融、法人の各業界のシステム開発に従事。現在は学生時代の専攻である機械学習のノウハウを活かしつつ、デジタル技術やAgile開発プロセスを用いたシステム開発を中心に担当。AWS Partner Ambassadors、APN AWS Top Engineers、APN ALL AWS Certifications Engineersに選出。

真中 俊輝(まなか・としき)
NTTデータに入社後、クラウドを中心とした公共、金融、法人のシステム開発の支援やクラウド人材の育成を担当。2019-2020年にAWS APN Top Engineersに選出。

本記事は『AWSの基本・仕組み・重要用語が全部わかる教科書』の内容を一部再構成したものです。

Amazon Auroraの概要

 Amazon Auroraは、RDSのデータベースエンジンの1つであり、クラウドの普及に伴って、Amazonがその内部アーキテクチャを再設計したデータベースです。

ここがポイント
  1. Auroraは、クラウド環境に最適化するよう、内部アーキテクチャをAWSが再設計したリレーショナルデータベース
  2. RDSと比べ、可用性やデータ同期・フェイルオーバーの高速化など性能が向上(性能は向上しているが、オンラインレスポンスが高速化するという意味ではない)
  3. 内部アーキテクチャがクラウドに最適化されているため、RDS より低コストで構成できる場合もある

Auroraの概要とアーキテクチャ

 Auroraは、RDBの特性である一貫性を持ち、RDSが持つリードレプリカといったハイパフォーマンスのための特徴を維持しています。

 AP型データベースと同様、Quorumに基づく結果整合性でデータを分散して保存するストレージクラスノードクラスタを採用することで、高可用性を実現しています。そのため、あるアベイラビリティゾーンで障害が発生した場合でも、データベースを継続して運用することができます。RDSと違い、マルチアベイラビリティゾーン配置でスタンバイデータベースを作成する必要はありません。

画像
Amazon Auroraのアーキテクチャ

Auroraの特徴

 Amazon Aurora には次のような特徴があります。

■より高速なデータ同期・フェイルオーバー
 プライマリインスタンス、リードレプリカともに、3つのアベイラビリティゾーンにレプリケートされた同じクラスタボリュームのデータコピーを参照するので、レプリカの非同期更新時間が小さくなっています。プライマリインスタンスに障害が発生した場合は、RDSより高速にリードレプリカへフェイルオーバーすることができます。
■自動ストレージ拡張
 データは10GBずつ「protection groups」と呼ばれる論理的なグループに保存され、64TBまで自動的にスケールアップすることができます。
■さまざまなエンドポイント
 RDSと同様、プライマリインスタンスを指し示す「クラスターエンドポイント」とリードレプリカを指し示す「読み取りエンドポイント」があります。また、ユーザがワークロードに応じて任意にレプリカを設定する「カスタムエンドポイント」を定義できます。
■リードレプリカのオートスケーリング
 Auroraのリードレプリカは、メトリクスに応じて自動増減する「オートスケーリング」に対応しています。リードレプリカへの読み取りクエリの分散や、リクエストの増減分に応じたコスト最適化が可能です。
■DBバックアップ機能の拡充
 RDSと同様、自動バックアップが常に有効になります。バックアップでもパフォーマンスに影響を与えることなく、セグメントごとにS3へ継続的にスナップショットが保存されます。

 バックアップは、前回バックアップ時から追加・更新された部分のみを記録する増分バックアップで行われます。バックアップウィンドウで時刻を指定する必要はありません。データをある時点に戻すBackTrack機能もサポートされます。
■クロスリージョンデータベースの性能向上・低価格化
 RDSと同様、クロスリージョンでのデータベースレプリケーションが、オプションとしてサポートされます。クロスリージョンは、1つのプライマリAWSリージョン(データを管理)と、最大5つのセカンダリAWSリージョン(読み取り専用)で構成されます。

 各リージョンへの展開は、DBインスタンスがなくストレージクラスタボリュームのみになるため、より高速かつ低価格でのレプリケーションが可能です。
■パラレルクエリ
 ストレージノードに搭載されたCPUを活用し、多数のストレージノードに対して並列にクエリを実行し、高速にスキャンすることができます。

 Auroraのデータベースエンジンには、MySQLとPostgreSQL互換のバージョンが提供されています。これまで説明してきた通り、その内部アーキテクチャは従来のオープンソースのものと大きく異なるため、あくまで互換です。

 サポートされているバージョンや機能制約はそれぞれ公式ガイド「Amazon Aurora MySQLの概要」および、「Amazon Aurora PostgreSQLのデータベースエンジンの更新」を参照してください。

【次ページ】Aurora Serverless

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Amazon DynamoDBとは何かをわかりやすく図解、どう使う?テーブル設計の方法とは

非常にわかりやすくまとまった良い記事ですが、技術的な誤りがあるので指摘させていただきます。

こちらについては恐らくDynamo論文(Dynamo: Amazon's Highly Available Key-value Store)を参考に記述されていると思われますが、Dynamo論文で説明されているDynamoと、今AWSで提供されているDynamoDBは名前を引き継いでいるだけで全く別のDBMSです。
DynamoDBはDynamoやSimpleDBS3、S3の知見をもとに開発されています。
https://www.allthingsdistributed.com/2012/01/amazon-dynamodb.html

今年公開されたDynamoDBの論文に記述がある通り、Multi-Paxosでリーダーの選出、合意形成を行う仕組みであり、leader replicaのみが書き込みを受け付けます。
(つまりパーティション単位に単一障害点が存在します)
https://assets.amazon.science/33/9d/b77f13fe49a798ece85cf3f9be6d/amazon-dynamodb-a-scalable-predictably-performant-and-fully-managed-nosql-database-service.pdf
> The replication group uses Multi-Paxos [14] for leader election and consensus. Any replica can trigger a round of the election. Once elected leader, a replica can maintain leadership as long as it periodically renews its leadership lease.
>Only the leader replica can serve write and strongly consistent read requests. Upon receiving a write request, the leader of the replication group for the key being written generates a write-ahead log record and sends it to its peer (replicas).

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