クラウドきほんのき

DBの制約を回避する6つのテクニック

Google App Engine［設計編］

2009/09/09

連載目次へ >>

>> 3 2 1

　Google App EngineのDBサービスはジョインができないなどの制約があるので，パフォーマンスを高めるには工夫が必要だ。キーワードは「キャッシュ」「非正規化」「分散」「事前計算」など。そのほか，処理性能の予測やフレームワークの利用などに注意したい。

　米Googleの「Google App Engine」（以下，GAE）は，Webアプリケーションの開発・実行環境を提供するサービスです。前回はGAEの概要編として，サービスの全体像や開発の流れ，データベース・サービスの概要などを説明しました。Java言語とPython言語で開発でき，各種ライブラリやアプリケーション・フレームワークがそろっている一方で，「データベースのジョインができない」といった制約があることを解説しました。

　今回はGAEの設計編として，GAE上で動作するアプリケーションを設計する際のコツを，主にデータベース設計を中心に解説します。

データベース設計のテクニック

　最初に，データベース・サービス（Datastore APIとして提供される）を簡単に復習しておきましょう。Datastore APIで利用できるデータベースは，Googleの検索サービスで使われているデータベース「BigTable」上に構築された，GAE専用のデータベースです。スケーラビリティに優れ，データは自動的に200Mバイトごとに分散して保存されますので，読み込み時のパフォーマンスは高いです。その半面，集約関数が使えない，ジョインができない，などの制約があります。図1には，Datastore APIを用いたコードの例と，データの格納形式を示しました。GAEのデータベースは「エンティティ」の集合で，エンティティは一つ以上の「プロパティ」からなります。プロパティは，識別子（図1のnameやtitle）と値（図1のJohnやpresident）からなります。

図1●Datastore APIの使用例とデータ格納形式

[画像のクリックで拡大表示]

　復習はこれくらいにして，ここから，主に制約を回避するために効果的な，データベース設計上のテクニックを六つ紹介します。

［テクニック1］Memcacheを使用する
　Datastoreからの読み出しは速いとはいえ，Datastoreに対して繰り返し同じクエリーを発行するのは避けるべきです。同じクエリーを繰り返し発行するような場合には，メモリーをキャッシュとして使うライブラリ「Memcache」を活用するとよいでしょう。

　その際の基本パターンは図2のようになります。4行目でDatastoreからデータを取得し，その結果を5行目でメモリー（Memcache）に格納しています。同じクエリーを発行する場合，2回目以降はMemcacheに対してアクセスするようにすれば，Datastoreより高速なアクセスが可能になります。

図2●Memcacheの使用例

[画像のクリックで拡大表示]

［テクニック2］非正規化を積極的に行う
　RDBMSを使ったシステムのデータ・モデルを設計する際，正規化を行うのが普通で，ほとんどの場合，非正規化は悪いこととされています。この考え方は，GAEのDatastoreでは捨て去るつもりで設計する必要があります。なぜなら，テーブル間のジョインが気軽にできるRDBMSと違って，Datastoreでは基本的にジョインができないからです。

　例を使って説明しましょう。「東京都に住む30歳以下の人物」を検索するアプリケーションを考えます。図3上はRDBMSを用いたケースで，正規化の考えに基づいて，「Person」（人物）テーブルと「Prefecture」（都道府県）テーブルに分かれています。Prefectureテーブルを都道府県マスターとするわけです。これらのテーブルを使ったクエリー（東京都に住む30歳以下の人物を検索）は図3下のようになります。二つのテーブルをジョインすることで，1回のクエリーで済んでいます。

図3●RDBMSを用いた例

[画像のクリックで拡大表示]

　RDBMSと同じ発想で，Datastoreを使ってデータ・モデルを作ると，図4上のようになるでしょう。Personクラスのprefectureメンバーは，Prefectureエンティティの参照を保持することを意味しています。このデータ・モデルの場合，ジョインができないので，図4下のようにクエリーを2回発行する必要があり，効果的とはいえません。

図4●RDBMSと同じ発想でDatastoreを用いた例

[画像のクリックで拡大表示]

　クエリーを1回で済ませるには，RDBMSの常識を捨ててクラスを一つに（非正規化）します。具体的には図5上のようなデータ・モデルで，同下のようなクエリーを1回発行するだけで，「東京都に住む30歳以下の人物」を検索することができます。都道府県データを見直すような変更が必要になると大幅にデータを修正しなければなりませんが，高いパフォーマンスが求められる場合，Datastoreではこのような非正規化を積極的に行うべきでしょう。