AWSのNoSQLデータベースで見るべきこと

Trung Tran | 29/05/2023

NoSQLデータベースとは？

AWS（Amazon Web Service）のNoSQLデータベースは、ノンリレーショナルで構造化されていない方法でデータを保存・管理するデータベースの一種です。厳密なスキーマに準拠する必要がないため、従来のSQLデータベースよりも柔軟で汎用的です。このため、データベース開発者は、静的レポートやソーシャルメディアのフィードなど、あらゆるソースからさまざまな種類のデータを収集し、保存することができる上、その他の新しいデータタイプも使用できます。

NoSQLデータベースは、2000年代半ばから後半にかけて急速に普及しましたが、これは企業が様々なソースからの大量のデータを大規模に処理するための、より効率的な新しい方法を必要としていたからです。従来のSQLデータベースには限界があり、企業がこれらの成果を達成することは困難でした。そのため、NoSQLデータベースは、エンターテインメント、小売、IT、スポーツ、eコマースなど、多くの産業で徐々に採用されるようになりました。

SQLデータベースとNoSQLデータベースの違いは何ですか？

この2つのデータベースの最大の違いは、SQLデータベースがリレーショナルであるのに対し、NoSQLデータベースはノンリレーショナルであることです。

SQLデータベースは、データを定義し操作するためのスキーマがあらかじめ定義されています。つまり、実際のデータを収集・保存する前に、データの構造があらかじめ決められているのです。このアプローチは、特にデータのソースが静的なままである場合、データを保存し収集するための安全で予測可能な方法を望む企業にとって有益である。

AWS NoSQLデータベースは、非構造化データの保存と収集のために動的スキーマを使用します。異なるデータを保存するために使用できるNoSQLデータベースには、列指向、文書指向、グラフベース、キーバリューベースのデータベースなど、多くの種類があります。この柔軟性によりデータベース開発者は、新規および既存のさまざまなソースからのデータを自由に管理できるようになります。また、フィールドの追加や削除を自由に行うことができ、最初に構造を定義することなく、新しいドキュメントを作成することができます。

ビジネスに適したAWSデータベースの選び方

それは、お客様のビジネス・ニーズによって異なります。データ管理について、直線的であらかじめ定義されたアプローチで満足するのか（SQL）、収集したデータの状態が時間とともに変化することを想定しているのか（NoSQL）などの条件が挙げられます。幸いなことに、十分な情報を得た上で決断するために使える公式がいくつか存在します。

RDBMSとNoSQLの比較

RDMBSは、関連するデータ要素を連結した行ベースのテーブル構造でデータを保存するデータベースの一種です。RDMBSは、認識できるACIDの特性として、以下のような特徴があります：

原子性 - 各タイプのトランザクションは必ず成功しなければなりません。そうしなければトランザクション全体がロールバックされます。
一貫性 - 各トランザクションは、完了前も完了後もデータベース内で有効な状態を維持し、矛盾した状態でデータベースを離れることはできません。
独立性 - まだコミットされていないトランザクションは、他のトランザクションに干渉してはならず、分離されたままでなければなりません。
耐久性 - コミットされたトランザクションはデータベースに残り、データベースが故障した場合に回復することができます。

これらの特徴は表面上では良いように思えますが、データ管理に対するこのアプローチには、水平方向のスケーリングの欠如、パフォーマンスの低下、フォールトトレランス、可用性という点でいくつかの欠点が存在します。

そこで登場するのがNoSQLです。ACIDの特徴に代わるものとして、NoSQLが従うBASEモデルがあります：

基本的に利用可能 - システム障害が発生しても、システムの可用性が保証されている。
厳密ではない状態遷移 - 他のアプリケーションに干渉することなく、データの状態を変更することができる。
結果整合性 - システムは、入力の受信を停止すると、最終的に一貫性を持つようになります。

要するに、NoSQLモデルはACIDの特性による制限を緩和し、即時一貫性や完全な分離といった特定の品質を引き換えにして、データ収集に対するより柔軟なアプローチを採用しています。

その結果、特に様々な新しいソースからデータを収集する際に、より柔軟で大規模な成長を実現する可能性が高まります。

Amazon NoSQLデータベースの種類

ということで、豊富なNoSQLデータベースの選択肢をご紹介しましょう。NoSQLデータベースは、一般的に以下の4つのタイプに分類されます：

キーバリュー型
ドキュメントベース
カラムベース
グラフベース

AWSのNoSQLデータベースには、それぞれ利点があります。Eコマースストアのように、大量の顧客データを保存し、一度に多数のオンライントランザクションを処理するWebサイトに向いているものもあります。一方、NetflixやSpotifyのようなリアルタイムストリーミングサービスに適しているものもあり、その理由は、いつでもユーザーが利用できるコンテンツ量を素早く増減させることができるためです。

以下は、Amazon NoSQLデータベースの種類を簡単に説明したものです。

キーバリュー

Key-Valueデータベースは、従来のSQLデータベースと最も共通点があります。そして、NoSQLデータベースの中で最もシンプルなタイプだと思われがちです。なぜでしょうか？データベース内の各データ要素は、属性名（または「キー」）と値からなるキーと値のペアとして保存されるからです。この意味で、このデータベースは、2つのカラムだけを持つ従来のSQLデータベースとして機能します。このような理由から、Key-Valueデータベースは、オンラインショッピングカートのような消費者向けの用途によく使用されます。

ドキュメントベース

ドキュメントベースのNoSQLデータベースは、キーデータを値のペアとして保存・取得し、値の部分はドキュメントとして保存されます。これは何を意味するのでしょうか。値は、JSON（JavaScript Object Notation）やXML（Extendable Markup Language）のような、データベースの他の部分とは異なるフォーマットで保存されます。これにより、データベースの要素に対するインデックス作成とクエリが高速化されるとともに、特定のデータを異なるアプリケーションで使用する際の翻訳が少なくて済むようになります。

カラムベース

ワイドカラムデータベースは、従来のSQLデータベースと同様に、テーブル、行、カラムを使用します。ただし、カラムの名前や形式は、同じテーブルの行ごとに異なることがあるという違いがあります。このユニークな構造により、カラムベースのデータベースはデータ圧縮率が高く、ディスクスペースの節約やクエリプロセスのスピードアップに貢献します。

グラフベース

グラフデータベースは、各データの関係性に着目しています。各要素はノードとして格納され、各要素（またはノード）間の接続は、リンクまたは関係と呼ばれます。グラフデータベースでは、ノードは第一種要素に分類され、それは言語内の他のエンティティとして動作する言語エンティティである。これにより、開発者は「データの処理を抽象化」することができ、プログラム実行中に個々のデータに新たな機能を持たせることができるようになります。

AWS NoSQLデータベースサービスの種類

AWSは、お客様のニーズに合わせて、幅広いNoSQLデータベースサービスを提供しています。自分に合ったものを選ぶ前に、各サービスが何をするのか、自分のビジネスにとってどのようなメリットがあるのかを理解しておくとよいでしょう。また、これらのサービスがあなたの求めるものと一致しない場合は、あなたのニーズをよりよく満たす他のサードパーティのNoSQLデータベースサービスプロバイダを検索することができます。

Amazon DynamoDB

Amazon DynamoDBは、ドキュメントおよびキーバリューデータベースの一種です。フルマネージドサービスプロバイダーとして、自動バックアップと復元、インメモリキャッシング、セキュリティ、マルチマスター配布など、幅広い機能を提供しています。Amazon DynamoDBは、モバイル、ウェブ、ゲーム、IT、小売、メディア、エンターテイメントなど、低遅延でデータアクセスが可能なコンシューマー向けの用途によく利用されており、著名な顧客にはNike、Netflix、Lyftがいます。