AWS データベース – Amazon DynamoDB

2024年11月5日2024年11月11日

Amazon DynamoDB: 高性能なNoSQLデータベースサービスの基礎と活用方法

Amazon DynamoDBは、AWSが提供する完全マネージド型のNoSQLデータベースサービスで、高いパフォーマンスとスケーラビリティを持ち、シームレスな運用が可能です。ミリ秒単位の低レイテンシでのアクセスが求められるアプリケーションに適しており、ゲーム、IoT、モバイルアプリケーションなど幅広いユースケースに利用されています。

概要

Amazon DynamoDBは、キーバリュー型とドキュメント型のデータ構造をサポートするNoSQLデータベースで、可用性、拡張性、セキュリティの要件に優れています。完全マネージドであるため、インフラ管理の負担がなく、データの拡張も自動で行われます。

主な特徴

スケーラビリティ
DynamoDBは、読み書きのスループットを自動的に調整し、トラフィックの増減に対応します。数百万のリクエストを処理するためのパフォーマンスを提供します。
高可用性と耐久性
AWSリージョン内でデータを自動的に複製し、信頼性の高いデータ保護を実現します。グローバルテーブルを利用することで、異なるリージョン間でのデータ複製も可能です。
セキュリティとコンプライアンス
AWS IAMと統合し、DynamoDBリソースへのアクセス制御が可能です。また、暗号化やポリシーの設定により、セキュリティが強化されています。

構成要素

RCU（Read Capacity Units）とWCU（Write Capacity Units）
DynamoDBの読み取り・書き込みスループットはRCUとWCUで定義され、スループットを柔軟に調整可能です。RCUとWCUはプロビジョニングモードにおける課金の基礎となります。
プロビジョニングモードとオンデマンドモード
- プロビジョニングモード: ユーザーがあらかじめ読み書き容量を設定し、安定したスループットを確保します。
- オンデマンドモード: 使用量に応じた課金で、トラフィックの急増に柔軟に対応します。
結果整合性
読み取りの一貫性を調整できる機能で、最終的整合性と強い整合性の2つから選択できます。最終的整合性はパフォーマンス重視、強い整合性は確実なデータ取得が求められる場合に適しています。
TTL（Time to Live）
各アイテムに有効期限を設定し、自動で削除できる機能で、不要なデータの管理やコスト最適化に役立ちます。
DynamoDB Streams
テーブルへの変更（挿入、更新、削除）をリアルタイムでストリーミングし、他のAWSサービスと連携して処理が可能です。
DAX（DynamoDB Accelerator）
キャッシュ機能を提供するDynamoDBのインメモリアクセラレータで、データ取得のレイテンシをさらに短縮します。特に頻繁な読み取りが求められるアプリケーションで有効です。
ポイントインタイムリカバリ（PITR）
過去35日間の任意の時点にデータを復元できる機能で、データ保護や誤操作からの復旧に役立ちます。
オンデマンドバックアップ
テーブルのフルバックアップをオンデマンドで取得し、別のリージョンやアカウントに保存可能です。
グローバルテーブル
異なるリージョンにデータを自動的にレプリケートする機能で、低レイテンシでのマルチリージョンアクセスを実現します。
DynamoDBテーブルクラス
- スタンダードクラス: 通常のデータアクセスに適した設定
- インフリクエントアクセス（IA）クラス: 低頻度アクセス用で、保管コストを抑えたい場合に適しています。

活用シナリオ

高スループットのアプリケーション
ゲームやIoTアプリケーションなど、リアルタイムで多くのリクエストを処理するために利用され、オンデマンドモードやDAXと組み合わせることで、さらに応答時間を短縮できます。
グローバルなユーザーベースを持つアプリケーション
グローバルテーブルを活用し、複数リージョンでのアクセスを可能にし、ユーザーに低レイテンシのデータ提供を実現します。
イベント駆動型アプリケーション
DynamoDB Streamsを用いて、変更イベントをトリガーに他のサービス（Lambdaなど）と連携し、リアルタイムのデータ処理を行います。
一貫性が必要なデータ管理
金融取引データなど、データの一貫性が求められる場合には、強い整合性を使用して信頼性を確保します。

設定手順

テーブルの作成
DynamoDBコンソールでテーブルを作成し、プライマリキーを設定します。プロビジョニングモードかオンデマンドモードを選択し、適切なRCUやWCUを設定します。
DynamoDB Streamの有効化
必要に応じて、テーブル作成時にDynamoDB Streamsを有効にし、変更イベントのトラッキングを開始します。
TTLとバックアップの設定
テーブルごとにTTLを設定し、不要データの自動削除を有効化します。また、定期バックアップやポイントインタイムリカバリを設定し、データ保護を強化します。
グローバルテーブルの設定
グローバルテーブルを有効化する場合、リージョンを選択してデータの自動レプリケーションを設定します。これにより、マルチリージョンでのデータ同期が行われます。
DAXの設定
DAXを有効にし、インメモリキャッシュで読み取りレイテンシを短縮します。これにより、頻繁なデータアクセスが求められるアプリケーションの性能が向上します。

ソリューションアーキテクトとしてのポイント

コスト効率: アクセス頻度に応じたプロビジョニングモードまたはオンデマンドモードを選び、データ使用パターンに応じたDynamoDBテーブルクラスを活用して、最適なコスト管理を実現しましょう。
データ整合性: 読み取りの一貫性設定（結果整合性と強い整合性）を適切に選び、要件に応じたデータ取得の信頼性を確保します。トランザクション管理が必要な場合は、DynamoDBのトランザクション機能を活用すると効果的です。
高スループットの確保: DAXを組み合わせることで、読み取りパフォーマンスが向上し、大量のトラフィックにも対応可能です。ゲームやSNSアプリケーションなど、応答速度が重要な場合に特に役立ちます。
データ保護: ポイントインタイムリカバリとバックアップ機能により、データの保護と災害復旧の準備を整え、誤削除や障害からの復旧がスムーズに行える環境を構築します。
マルチリージョン対応: グローバルテーブルを使用して、異なるリージョンでのデータ同期を自動化し、低レイテンシでのデータアクセスを実現します。これは、グローバル展開するアプリケーションで特に重要です。

Amazon DynamoDBは、スケーラブルで高性能なNoSQLデータベースを提供し、アプリケーションのニーズに応じた柔軟なデータ管理が可能です。DynamoDBの機能を効果的に活用することで、セキュアかつコスト効率の良いデータベース環境が構築できるでしょう。