高速で柔軟な NoSQL データベースサービス。Amazon DynamoDB をグラレコで解説

DynamoDB は、文字列や数値、ブール値などの保存だけでなく、JSON や XML などの半構造化データを、リスト・マップ構造を維持したまま格納できます。そのため、DynamoDB はキーバリューストア型の NoSQL データベースであると同時に、ドキュメントストア型のデータベースとしても利用できます。

DynamoDB では、データをパーティションと呼ばれる内部で分散されているリソースに保存します。パーティションごとに格納できるデータの最大容量は 10 GB です。また、パーティションごとで利用できるスループットにも上限が決まっており、読み取りキャパシティーユニット (RCU) は最大 3,000、書き込みキャパシティーユニット (WCU) は 1,000 です。

DynamoDB は、パーティションが許容するデータサイズやスループットを超過すると、自動でパーティションが増え、負荷を分散する仕組みを備えています。複数のパーティション間で分散的にデータを管理することで、特定のパーティションへの過度なアクセスの集中を防ぎ、項目の読み込み / 書き込みを安定して処理することができます。

DynamoDB は、他のデータベース同様テーブルにデータを格納します。テーブルは項目の集合であり、項目は属性の集合です。属性には、データを識別する一意のキーであるプライマリキーと、レコードと呼ばれるデータ本体があります。項目の最大サイズは 400 KB です。

プライマリキーは以下の 2 種類から選択できます。

プライマリキーだけでは十分な検索要件を満たさない場合、ローカルセカンダリインデックス (LSI) とグローバルセカンダリインデックス (GSI) を指定することで、テーブルではカバーしきれない高度な検索を実現できます。セカンダリインデックスについて詳しくは、Amazon DynamoDB デベロッパーガイドの「セカンダリインデックスを使用したデータアクセス性の向上」をご覧ください。

テーブルサイズが、パーティションが保存できる最大サイズ (10 GB) を超過すると自動でパーティションが増え、データが分散されます。テーブルサイズを 10 GB で割った値が、最低限必要なパーティションの個数になります。

プロビジョンドモードの場合、指定した RCU と WCU によってパーティションの個数が決まります。具体的には、RCU を 3,000 で割った数と WCU を 1,000 で割った数を足した値が、最低限必要なパーティションの個数になります。

また、DynamoDB テーブルの不均衡なワークロードを適切に処理する仕組みとして、アダプティブキャパシティーという機能があります。

アダプティブキャパシティーには、アクセス頻度の高い項目が同一パーティションに複数存在した場合、自動で複数パーティションに分散し、特定のパーティションへのスループットの集中を避ける機能があります。このような、パーティションごとのアクティビティを均一化する仕組みについて詳しくは、Amazon DynamoDB デベロッパーガイドの「パーティションキーを効率的に設計し、使用するためのベストプラクティス」をご覧ください。

DynamoDB は単一障害点 (SPOF) を持たない構成になっていて、自動で同一リージョン内の 3 つのアベイラビリティーゾーンにデータをコピー (レプリケーション) します。

このデータレプリケーション機能により、予期しないサーバー障害やアベイラビリティーゾーンの停止からデータを保護します。

DynamoDB Streams は、過去 24 時間に DynamoDB のテーブルに対して行われた追加・更新・削除の変更履歴をログとして保存する機能です。DynamoDB Streams で保存されたテーブルの変更イベントを AWS Lambda で検知し、別のリージョンにデータをレプリケーションするLambda 関数を実装することで、マルチリージョンでのデータをバックアップするクロスリージョンレプリケーションを独自に構成できます。クロスリージョンレプリケーションを構成することで、単一障害点を持たない DynamoDB の可用性をさらに向上できます。

なお、DynamoDB Streams の用途はクロスリージョンレプリケーションの構成に限りません。テーブルの変更をイベントとして検出する機能を使って、データをリアルタイムで監視したり、問題を検出した場合に通知を送るなど、さまざまなユースケースで利用できます。DynamoDB Streams について詳しくは、「DynamoDB Streams の変更データキャプチャ」をご覧ください。

DynamoDB Streams を使って独自にクロスリージョンレプリケーションを構成するのは、自由度が高い反面、手間のかかる作業です。グローバルテーブル を使えば、もっと簡単にクロスリージョンレプリケーションを構成できます。

AWS コンソール上で、レプリカ (テーブルのコピー) を作成したいリージョンを指定するだけで、マルチリージョン、マルチマスターのデータベースを構成できます。なお、グローバルテーブルを利用する場合は、DynamoDB Streams を有効にする必要があります。

以下に代表的なセキュリティプラクティスの例をご紹介します。

DynamoDB のデータの暗号化には、デフォルトでは AWS 所有のキーが使用されますが、セキュリティ要件に従い、AWS マネージドキーやカスタマーマネジメントキーも自由に選択できます。3 種類の AWS KMS キーについて詳しくは、AWS KMS の「基本概念」をご覧ください。

DynamoDB は AWS ネットワーク上にあり、Amazon VPC (仮想ネットワーク) 内に直接設置して利用することはできません。ただし、VPC エンドポイントを作成することで、Amazon VPC からのアクセスのみに制限でき、クライアントとエンドポイント間の通信が傍受されるリスクを排除できます。

VPC エンドポイントを使ったアクセス制限について詳しくは、「Gateway endpoints for Amazon DynamoDB (英語のみ)」をご覧ください。

FGAC (Fine-Grained Access Control) とは、IAM ユーザーおよびロールごとに DynamoDB テーブルの特定の項目や属性へのアクセスを制御する IAM ポリシー条件の考え方です。IAM ポリシーに詳細な DynamoDB 条件キーを指定することで、きめ細やかなアクセス制御を実現できます。FGAC の設定方法について詳しくは、「IAM ユーザーまたはロールを、DynamoDB テーブルにある特定の属性に制限するにはどうすればよいですか ?」をご覧ください。

その他 DynamoDB のセキュリティプラクティスについて詳しくは、Amazon DynamoDB デベロッパーガイドの「DynamoDB での予防的セキュリティのベストプラクティス」をご覧ください。

DynamoDB の料金は、データストレージや、データの読み込み、書き込みに加え、オンデマンドバックアップおよび復元 などオプション機能が課金の対象となります。

リザーブドキャパシティーは、読み込み / 書き込みキャパシティーユニット (RCU / WCU) の料金を前払いすることで割引を受けられるサービスです。AWS コンソールで、リージョン、キャパシティーユニット数、および期間を指定して購入します。

リザーブドキャパシティーは、使用するRCU と WCU のユニット数を指定して前払いします。そのため、購入前に使用するユニット数を試算する必要があります。
以下は、キャパシティーユニットの種類ごとのユニット数の計算式です。

ユースケースに応じて最適なデータベースを選択するには、データベースごとの特徴と相違点を理解することが重要です。本グラレコ記事では、キーバリューストア型 NoSQL データベースの特徴と DynamoDB ならではの機能を 5 つの項目に分けてご紹介しました。

一般的な リレーショナルデータベース (RDB) と DynamoDB の相違点については、Amazon DynamoDB デベロッパーガイドの「リレーショナル (SQL) または NoSQL?」にまとまっているのでぜひご覧ください。

最後に、全体の図を見てみましょう。