Oracle NoSQL データベース

オラクルNoSQLDB

開発者	オラクル株式会社
初回リリース	2011年9月; 13年前 ( 2011-09 )
安定版リリース	2022年8月22日 / 19日 ( 2022-08-19 )
書かれた	ジャワ
利用可能	英語
タイプ	ノーSQL
ライセンス	Apache ライセンス 2.0 (CE) およびプロプライエタリ (EE)
Webサイト	oracle.com/technetwork/database/database-technologies/nosqldb/

Oracle NoSQLデータベースは、 Oracle CorporationのNoSQLタイプの分散型 キーバリューデータベースです。^{[1] [2] [3] [4]}データ操作、水平スケーラビリティ、および簡単な管理と監視のためのトランザクションセマンティクスを提供します。

Oracle NoSQL Database Cloud Serviceは、低レイテンシ、柔軟なデータ モデル、動的なワークロードに対する柔軟なスケーリングを必要とするアプリケーション向けのマネージド クラウド サービスです。

開発者は、バックエンド サーバー、ストレージ拡張、クラスターの展開、トポロジ、ソフトウェアのインストール/パッチ/アップグレード、バックアップ、オペレーティング システム、および可用性の管理ではなく、アプリケーション開発とデータ ストアの要件に重点を置きます。NoSQL データベースは、動的なアプリケーションのワークロードとスループットの要件に合わせて拡張できます。

ユーザーは、アプリケーション データを保存し、データベース操作を実行するためのテーブルを作成します。NoSQL テーブルは、プロビジョニングされた書き込み単位、読み取り単位、ストレージ容量などの追加のプロパティを持つリレーショナル テーブルに似ています。ユーザーは、予想されるワークロードに基づいて、各テーブルのスループットとストレージ容量をプロビジョニングします。NoSQL データベース リソースは、ワークロード要件を満たすように割り当てられ、スケーリングされます。ユーザーは、プロビジョニングされた容量に基づいて時間単位で課金されます。

NoSQL データベースは表形式モデルをサポートします。各行は一意のキーで識別され、任意の長さの値を持ち、アプリケーションによって解釈されます。アプリケーションは、トランザクションで 1 行を操作 (挿入、削除、更新、読み取り) できます。また、アプリケーションは、データベース内のすべての行に対して反復的な非トランザクション スキャンを実行することもできます。

Oracle Corporation は、Oracle NoSQL データベースを 3 つのエディションで配布しています。

• Oracle NoSQL Database Server Community Edition（Apache ライセンス バージョン 2.0）
• Oracle商用ライセンスに基づくOracle NoSQL Enterprise Edition
• Oracle NoSQL ベーシックエディション

Oracle NoSQL Databaseはフリーミアムモデルでライセンス供与されます。Oracle NoSQL Community Editionのオープンソースバージョンも利用可能ですが、エンドユーザーはOracle Storeを通じて追加機能とサポートを購入できます。^[5]

Oracle NoSQLデータベースドライバ^[6]は、 Apache 2.0ライセンスに基づいてライセンスされており、コミュニティエディションとエンタープライズエディションの両方で使用されます。^[7]

Oracle NoSQL Databaseは、Oracle Berkeley DB Java Editionの高可用性ストレージエンジンをベースに構築されています。これにより、大容量でレイテンシに敏感なアプリケーションに適した、分散型の高可用性キー/値ストアを提供するサービスが追加されます。^[8]

Oracle NoSQL Database は、クライアント サーバー、シャード、シェアード ナッシングのシステムです。各シャードのデータは、シャードを構成する各ノードにレプリケートされます。レコードのメジャー キーはハッシュ化され、レコードが属するシャードが識別されます。Oracle NoSQL Database は、追加のハードウェアの可用性に応じてシャードの数を動的に変更できるように設計されています。シャードの数が変更されると、キーと値のペアが新しいシャード セット全体に動的に再配分されます。システムのシャットダウンと再起動は必要ありません。シャードは、読み取りおよび書き込み要求を処理する単一の選択可能なマスター ノードと、読み取り要求を処理できる複数のレプリカ (通常は 2 つ以上) で構成されます。レプリカは、ストリーミング レプリケーションを使用して最新の状態に保たれます。マスター ノードでの各変更は、ローカルでディスクにコミットされ、レプリカにも伝播されます。

Oracle NoSQL Database は、シングルマスター、マルチレプリカのデータベースレプリケーションを提供します。^[9]トランザクションデータは、トランザクションごとに柔軟な耐久性ポリシーを使用してすべてのレプリカノードに配信されます。マスターレプリカノードに障害が発生した場合、コンセンサスベースのPAXOSベースの自動フェイルオーバー選択プロセスにより、ダウンタイムが最小限に抑えられます。障害が発生したノードは修復されるとすぐにシャードに再参加し、更新されてから、読み取り要求の処理に使用できるようになります。したがって、Oracle NoSQL Database アプリケーションは、シャード内のノードの障害だけでなく、異なるシャード内のノードの複数の障害にも耐えることができます。

Oracle NoSQL Database によるサーバー ハードウェア (ラックおよび相互接続スイッチ) 上のマスターとレプリカの適切な配置は、コモディティ サーバー上の可用性を向上させることを目的としています。

Oracle NoSQLデータベースドライバ^[10]は、データをリアルタイムで分割し、ストレージノード全体に均等に分散します。ネットワークトポロジとレイテンシを考慮し、読み取りおよび書き込み操作を最も適切なストレージノードにルーティングして、負荷分散とパフォーマンスを最適化します。

Oracle NoSQL Databaseの管理サービスには、Webコンソールまたはコマンドラインインターフェイスからアクセスできます。このサービスは、構成ファイル、シェルスクリプト、または明示的なデータベース操作を必要とせずに、ストレージノードを構成、起動、停止、監視する機能をサポートしています。監視には、 Java Management Extensions（JMX）またはSimple Network Management Protocol （SNMP）エージェントを使用できます。これにより、管理クライアントは、ストレージノードとその管理対象サービスのステータス、パフォーマンスメトリック、および運用パラメータに関する情報をポーリングできます。^[11]

「弾力性」とは、展開されたクラスタの動的なオンライン拡張を指します。^[12]ストレージノードを追加すると、容量、パフォーマンス、信頼性が向上します。Oracle NoSQL Database にはトポロジ計画機能が含まれており、管理者はデータベースがオンラインのときに NoSQL データベースの構成を変更できます。管理者は次のことができます。

• データ分散の増加: クラスター内のシャードの数を増やすことで、書き込みスループットが向上します。
• レプリケーション係数の増加: 各シャードに追加のレプリケーション ノードを割り当てることで、読み取りスループットとシステムの可用性が向上します。
• データストアの再バランス：ストレージノードの容量を変更することで、システムの再バランスを取り、レプリケーションノードをストレージノードに適切に再割り当てすることができます^{[13] 。}

管理者は、レプリケーション ノードやパーティションを、過剰に使用されているノードから十分に使用されていないストレージ ノードに移動したり、その逆を行ったりすることができます。

Oracle NoSQL Database は、ハードウェア、ネットワーク、および電源関連の障害モード時の信頼性を向上させるために、プロセスとデータのレプリケーションをインテリジェントに割り当てる複数のゾーンをサポートしています。ゾーンには 2 つのタイプがあります。プライマリ ゾーンには、マスターまたはレプリカとして機能できるノードが含まれ、通常は高速インターコネクトで接続されています。セカンダリ ゾーンには、レプリカとしてのみ機能できるノードが含まれます。セカンダリ ゾーンを使用すると、離れた場所にあるデータへの低レイテンシの読み取りアクセスを提供したり、分析、レポート生成、データ交換などの読み取り専用ワークロードをオフロードしてワークロード管理を改善したりできます。

Oracle NoSQL Databaseは、コンパクトなスキーマベースのバイナリデータ形式を提供するAvro ^{[14]データシリアル化をサポートしています。スキーマは}JSONを使用して定義されます。Oracle NoSQL Databaseはスキーマの進化をサポートしています。 構成可能なスマートトポロジシステム管理者は、特定のストレージノードで使用可能な容量を指定して、より能力の高いノードが複数のレプリケーションノードをホストできるようにします。システムは、構成内のストレージノードの容量を認識すると、レプリケーションノードを自動的にインテリジェントに割り当てます。これは、ロードバランシングの向上、システムリソースの有効活用、およびストレージノードに障害が発生した場合のシステムへの影響の最小化を目的としています。スマートトポロジはデータセンターをサポートしており、最初に各データセンターにレプリカの完全なセットが割り当てられるようにします。

Oracle NoSQL Databaseはローリングアップグレードを実行する機能を提供しており、システム管理者はデータベースを利用可能なままクラスタノードをアップグレードすることができます。^[15]

Oracle NoSQL Databaseは、 CAPでC/PまたはA/Pのいずれかに設定できます。^[16]特に、書き込みがすべてのレプリカに対して同期的に実行されるように構成されている場合、CAPではC/Pとなり、パーティションまたはノードの障害が発生すると、システムは書き込みに使用できなくなります。 レプリケーションが非同期的に実行され、読み取りが任意のレプリカから提供されるように構成されている場合、CAPではA/Pとなり、システムは常に使用できますが、一貫性は保証されません。

リリース 3.0 では、既存のスキーマ設計概念を活用してアプリケーション データ モデリングを簡素化する表形式のデータ構造が導入されました。テーブル モデルは分散キー値構造の上に階層化されており、そのすべての利点を継承し、使い慣れた SQL ベースのアプリケーションとのシームレスな統合を可能にすることでアプリケーション設計を簡素化します。

主キーのみに基づくインデックスでは、低レイテンシのアクセスパスの数が制限されます。アプリケーションによっては、特定のアプリケーション要件をサポートするために、主キーをベースとしないパスが必要になる場合があります。ONDは、任意の値フィールドでセカンダリインデックスをサポートします。^[17]

Oracle NoSQL Database EEのストリームベースのAPIを使用すると、オーディオファイルやビデオファイルなどの大きなオブジェクト（LOB）の読み取りと書き込みが可能になり、ファイル全体をメモリにマテリアライズする必要がなくなります。これは、さまざまなサイズのオブジェクトの混合ワークロード全体の操作のレイテンシを短縮することを目的としています。^[18]

Oracle NoSQL データベースは、調整可能な耐久性と一貫性のあるトランザクション保証を備えた、完全な作成、読み取り、更新、削除(CRUD)操作のためのACID準拠のトランザクションを提供します。影響を受けるすべてのレコードが同じ主要キー パスを共有している限り、一連の操作は単一のアトミックユニットとして動作できます。 ^[19]

Oracle NoSQL Databaseには、Java、C、Python、C#、REST APIのサポートが含まれています。これにより、アプリケーション開発者はCRUD操作を実行できます。これらのライブラリにはAvroサポートが含まれているため、開発者はCアプリケーションとJavaアプリケーション間でキー値レコードをシリアル化およびデシリアル化できます。^[20]

Oracle NoSQL DatabaseはOracle REST Data Services（ORDS）をサポートしています。^[21]これにより、顧客はOracle DatabaseまたはONDのいずれかのデータにアクセスできるRESTベースのアプリケーションを構築できます。

RFC7946 準拠のGeoJSONデータに対する空間クエリをサポートします。GeoJSON データの空間関数とインデックス作成がサポートされています。

KVAvroInputFormatクラスとKVInputFormatクラス^[22]は、ONDからネイティブにデータをHadoop MapReduceジョブに読み込むために使用できます。このクラスの用途の1つは、NoSQLデータベースレコードをOracle Loader for Hadoopに読み込むことです。^[23]

Oracle Big Data SQLは、 Hadoop、HDFS、Hive、ONDに保存されているデータへの共通SQLアクセス レイヤーです。これにより、お客様はHiveまたはOracle DatabaseからOracle NoSQLデータを照会できます。ユーザーは、安全なアクセスが構成されたONDに保存されているデータに対してMapReduceジョブを実行できます。最新リリースでは、プリミティブデータ型と複合データ型の両方もサポートされています。

Oracle NoSQL Database EE は外部テーブルをサポートしており、Select、Select Count(*) などの SQL 文を使用して Oracle データベースから Oracle NoSQL データを取得できます。NoSQL データが外部テーブルを通じて公開されると、標準の JDBC ドライバーを介してデータにアクセスしたり、エンタープライズ ビジネス インテリジェンス ツールを使用してデータを視覚化したりすることができます。

Oracle Event Processing (OEP) は、NoSQL データベース カートリッジを介して Oracle NoSQL データベースへの読み取りアクセスを提供します。カートリッジを構成すると、CQL クエリを使用できます。Oracle Semantic Graph には、大量のRDFデータ (トリプレット/クアドラプレットとして) を保存するための Jena Adapter for Oracle NoSQL Database ^{[24]が含まれています。このアダプタを使用すると、} SPARQLクエリを介して OND に保存されているグラフ データに高速にアクセスできます。Oracle Coherenceとの統合により、OND をOracle Coherenceアプリケーションのキャッシュとして使用し、アプリケーションが OND からキャッシュされたデータに直接アクセスできるようになります。

Oracle NoSQL Database EEは、OSに依存しないクラスタ全体のパスワードベースのユーザー認証とOracle Walletの統合をサポートし、機密データへの不正アクセスに対する保護を強化します^[25]。さらに、セッションレベルのSecure Sockets Layer（SSL）暗号化とネットワークポート制限により、ネットワーク侵入からの保護が強化されます。

Oracle NoSQL Databaseチームは、IntelやCiscoを含むいくつかの主要なOracleパートナーと協力し、^{[26]さまざまなハードウェア構成で}Yahoo!クラウドサービングベンチマーク（YCSB）を実行し、その結果を公開しました。たとえば、2012年にOracleは、Oracle NoSQL Databaseが100万混合YCSBオペレーション/秒を超えたと報告しました。^[27]

• データベースのスケーラビリティ