2017年5月26日オープンソースデータベース比較セミナー「NoSQLとしても使えるMySQLとMySQL Cluster」

Copyright © 201５, Oracle and/or its aﬃliates. All rights reserved. |
Ryusuke Kajiyama / 梶山隆輔
MySQL Sales ConsulHng Senior Manager, Asia Paciﬁc & Japan
OSSコンソーシアム　データベース部会
NoSQLとしても使える
MySQLとMySQL Cluster

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以下の事項は、弊社の⼀般的な製品の⽅向性に関する概要を説明するものです。
また、情報提供を唯⼀の⽬的とするものであり、いかなる契約にも組み込むことはできません。
以下の事項は、マテリアルやコード、機能を提供することをコミットメントするものではない為
、購買決定を⾏う際の判断材料になさらないで下さい。
オラクル製品に関して記載されている機能の開発、リリースおよび時期については、
弊社の裁量により決定されます。
SAFE HARBOR STATEMENT
2

The world's most popular open source database
世界で最も普及しているオープンソースデータベース
3

MySQL is the 2nd most popular database!
例) DB-Enginesによる調査結果
4
■ グローバルで多くの利用者
■ グローバルで多くの人材
■ 多種・多用な管理ツール
■ Oracle社が企業として対応
- バージョンリリース、パッチ
　　http://bugs.mysql.com/　
- フルタイムの専任開発者
- 開発ロードマップ（ユーザベース）
- 組み込み利用時のIP対応

h2p://db-engines.com/en/
データベースソフトウェアの普及度や
人気を、インターネット上の求人情報
や職務経歴上での経験、および検索
エンジンやSNSでの情報量を元に、
毎月作成し公開。

5
4.0
全文検索/GIS (MyISAM)
複数テーブルUPDATE/DELETE
組み込みライブラリ型サーバ
Oracle MySQL Sun
3.23
MyISAM
InnoDB
レプリケーション
5.1
プラグガブル・
ストレージエンジン・
アーキテクチャ
パーティショニング
タスクスケジューラ
5.6
memcached API
UNDO表領域
Global TransacHon ID
マルチスレッドスレーブ
オンラインALTER TABLE
トランスポータブル表領域
5.5
InnoDBがデフォルトに
準同期型レプリケーション
PERFORMANCE_SCHEMA
1.0-3.22以前
ストレージエンジン (ISAM, HEAP)
マルチスレッド
Windows対応/64bit対応
日本語文字コード (SJIS/UJIS)
5.0
ストアドプロシージャ
ストアドファンクション
カーソル/トリガ/ビュー
XAトランザクション
INFORMATION_SCHEMA
4.1
Unicode対応
サブクエリ
CSV, ARCHIVE
ndbcluster
1995 2000 2005 2010 2015
5.7
新コストモデルオプティマイザ
ロスレスレプリケーション
マルチソースレプリケーション
グループレプリケーション
全文検索CJK対応
GIS Boost.Geometry対応
セキュリティ強化
JSONサポート
透過的データ暗号化
SYSスキーマ
8.0
データディクショナリ
UNDO表領域
ロール
共通テーブル式(CTE)
Window関数
ヒストグラム

2020

MySQL 8.0にて実装予定の新機能
•  データディクショナリ
– トランザクショナルDDL
– メタデータ管理フラットファイルの廃止
•  デフォルト文字コードをuj8mb4に
– Unicode 9.0
– 日本語CollaHon(文字照合順)拡張
•  Window関数
•  CTE (共通テーブル式)
•  動的変更パラメタの永続化
•  SQLロール
•  プラグイン別権限
•  REDO/UNDO透過的暗号化
•  新コストモデル
•  ヒストグラム
•  不可視インデクス
•  降順インデックス
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MySQLのNoSQL関連機能
InnoDB memcached API JSONデータ型&JSON関数
7
MySQL Cluster MySQL Document Store

InnoDB memcached API
8

•  性能
– ミューテックスの分割
– 参照専用トランザクション
– SSDへの最適化
– UNDO表領域
– サブクエリ高速化
– JSON EXPLAIN
– Memcached API
•  可用性
– Global TransacHon ID
– 自動フェールオーバー
– マルチスレッド・スレーブ
– Binlog グループ・コミット
– 行ベース・レプリケーショ
ン最適化
– クラッシュセーフ・
スレーブ
– チェックサム
9
•  運用効率
– オンラインALTER TABLE
– バッファプールのダンプ
およびインポート
– トランスポータブル
表領域
– セキュリティ強化
•  パスワードポリシー
•  SHA256
•  パスワード失効
MySQL 5.6での機能拡張

InnoDB memcached Plugin
RDBMSとNoSQLの両立
•  Memcached API経由のアクセス
– 既存のMemcachedクライアントを使用
– SQL変換をバイパス
•  NotOnlySQLアクセス
– キー・バリュー操作用
– 複雑なクエリやJOIN、FKにはSQLを使用
•  実装
– mysqldにMemcachedを 
デーモン・プラグインとして統合
– ネイティブInnoDB APIをmemcached
プロトコルにマッピング
InnoDB Storage Engine
MySQL Server Memcached plugin
ApplicaSon
SQL
(MySQL Client)
NoSQL
(Memcached
Protocol)
mysqld

MySQL 5.7 JSON
12

JSONデータ型: Create and Insert
JSONデータ型を指定して、テーブル内に列を作成
CREATE TABLE employees (data JSON);
INSERT INTO employees VALUES ('{"id": 1, "name": "Jane"}');
INSERT INTO employees VALUES ('{"id": 2, "name": "Joe"}');
SELECT * FROM employees;
+---------------------------+
| data |
+---------------------------+
| {"id": 1, "name": "Jane"} |
| {"id": 2, "name": "Joe"} |
+---------------------------+
2 rows in set (0,00 sec)

13
JSON配列は内カンマで区切られ、囲まれた値のリスト[と]の文字が含まれています。
JSONオブジェクトは、{と}文字以内カンマで区切られ、囲まれたキー/値のペアのセットが含まれています。

JSONデータ型：SpeciﬁcaHons
p ネイティブJSONデータ型 (バイナリ形式)
p Insert時のJSON構文バリデーション機能
p 組み込みJSON関数 (保存、検索、更新、操作)
p ドキュメントにインデックス設定し高速アクセス
p SQLとの統合を容易にする、新しいインライン構文
p uj8mb4の文字セットとuj8mb4_binの照合「🐬」
p サイズはmax_allowed_packetの値で制限 (Default:4MB)
外部サイ
ト/SNS
モバイル
デバイス
コマース
/ポータル
その他
(data JSON);
REST/JSON
mysql> select feature from NEW57.features where json_extract(feature,'$.properties.STREET') = 'MARKET'
limit 1G
************** 1. row **************
feature: {"type": "Feature", "geometry": {"type": "Polygon", "coordinates": [[[-122.39836263491878,
37.79189388899312, 0], [-122.39845248797837, 37.79233030084018, 0], [-122.39768507706792,
37.7924280850133, 0], [-122.39836263491878, 37.79189388899312, 0]]]}, "properties": {"TO_ST": "388",
"BLKLOT": "0265003", "STREET": "MARKET", "FROM_ST": "388", "LOT_NUM": "003", "ST_TYPE": "ST",
"ODD_EVEN": "E", "BLOCK_NUM": "0265", "MAPBLKLOT": "0265003"}}
14

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JSONで表現する全てのデータ型をサポート
• 数値, 文字列, bool(true,false)
• オブジェクト {“キー”: “値”}, 配列 [123456, “String”, …]
• null
拡張
• 日付(date), 時刻, 日付(dateHme), タイムスタンプ, その他
[CONFIRM]> show create table T_JSON_SUPPORTG
*************************** 1. row ***************************
Table: T_JSON_SUPPORT
Create Table: CREATE TABLE `T_JSON_SUPPORT` (
ìd` int(10) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`body` json DEFAULT NULL,
`type` varchar(20) GENERATED ALWAYS AS (json_type(`body`)) VIRTUAL,
PRIMARY KEY (ìd`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=8 DEFAULT CHARSET=utf8mb4
[CONFIRM]> select * from T_JSON_SUPPORT;
+----+---------------------------------------------+----------+
| id | body | type |
+----+---------------------------------------------+----------+
| 1 | 123456789 | INTEGER |
| 2 | NULL | NULL |
| 3 | true | BOOLEAN |
| 4 | "abcde" | STRING |
| 5 | {“id”: 5, “name”: “オブジェクト”} | OBJECT |
| 6 | [-122.42200352825247, 37.80848009696725, 0] | ARRAY |
| 7 | "2016-02-29" | DATE |
| 8 | "2016-02-29 00:00:00.000000" | DATETIME |
+----+---------------------------------------------+----------+
JSONデータ型: SpecificaHons jQuery.type(123)　 →number
jQuery.type("123") → string
jQuery.type([1,2,3]) → array

JSON関数と参照処理
16
SET @document = '[10, 20, [30, 40]]';
SELECT JSON_EXTRACT(@document, '$[1]');
+---------------------------------+
| JSON_EXTRACT(@document, '$[1]') |
+---------------------------------+
| 20 |
+---------------------------------+
1 row in set (0.01 sec)
JSON_EXTRACTによる
基本的な参照処理
MySQLでJSONデータを参照する為の基本関数

JSON_EXTRACTの省略演算子
•  Accepts a JSON Path, which is similar to a selector:

•  JSON_EXTRACTでは、2つの省略形をサポートしています:
column_name->"$.type" ( = JSON_EXTRACT)
column_name->>"$.type" ( = JSON_EXTRACT + JSON_UNQUOTE)
17
$("#type") JSON_EXTRACT
(column_name, "$.type")

特定データの参照処理
SELECT * FROM features WHERE feature->"$.properties.STREET" = 'MARKET' LIMIT 1G
************************* 1. row *************************
id: 12250
feature: {"type": "Feature", "geometry": {"type": "Polygon", "coordinates":
[[[-122.39836263491878, 37.79189388899312, 0],[-122.39845248797837,
37.79233030084018, 0],
[-122.39768507706792, 37.7924280850133, 0],[-122.39836263491878,
37.79189388899312, 0]]]},
"properties": {"TO_ST": "388", "BLKLOT": "0265003", "STREET": "MARKET",
"FROM_ST": "388", "LOT_NUM":"003","ST_TYPE": "ST","ODD_EVEN":
"E","BLOCK_NUM":"0265","MAPBLKLOT":"0265003"}}
SELECT * FROM features WHERE feature->"$.properties.STREET" IS NULL LIMIT 1G
Empty set (0.39 sec)

特定データを含む
JSONドキュメントを
WHERE句で参照

生成列(Generated Columns)とは?
CREATE TABLE t1 (
id INT NOT NULL PRIMARY KEY auto_increment,
my_integer INT,
my_integer_plus_one INT AS (my_integer+1));
UPDATE t1 SET my_integer_plus_one = 10 WHERE id = 1;
ERROR 3105 (HY000): The value specified for generated column
'my_integer_plus_one' in table 't1' is not allowed.
id my_integer my_integer_plus_one
1 10 11
2 20 21
3 30 31
4 40 41
自動的に計算された列と値
式から列を生成
動的に生成される列の為、
更新は出来ない

生成列へのインデックス作成!!
From table scan on 206K documents to index scan on 206K materialized values
ALTER TABLE features ADD feature_type VARCHAR(30) AS (feature->"$.type");
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)
Records: 0 Duplicates: 0 Warnings: 0
ALTER TABLE features ADD INDEX (feature_type);
SELECT DISTINCT feature_type FROM features;
+--------------+
| feature_type |
+--------------+
| "Feature" |
+--------------+

20
メタデータの変更のみでテーブル変更は不要 (FAST)
インデックス作成のみで、テーブル行の変更は不要
JSONドキュメント検索: 1.25秒 → 0.06秒へ改善

生成列に設定可能なインデックスオプション
21
ALTER TABLE T_ONLINE ALGORITHM=INPLACE, ADD feature_type varchar(30) AS (feature->"$.type") VIRTUAL;
ALTER TABLE T_ONLINE ALGORITHM=INPLACE, ADD feature_type varchar(30) AS (feature->"$.type") STORED;
ERROR 1845 (0A000): ALGORITHM=INPLACE is not supported for this operation. Try ALGORITHM=COPY.
ALTER TABLE T_ONLINE ADD feature_type varchar(30) AS (feature->"$.type") STORED;
VIRTUAL (Default)
STORED
メタデータの変更のみでオンライン処理可能
但し、データを呼び出す度にCPU処理が発生する
実データを含む為、作成時は参照のみが可能
データを含む為、高速だが追加でディスク容量が必用

 
生成列に設定可能なインデックスオプション
22
Generated Column (STORED)
挿入・更新時に演算、値を格納
データも含まれる為、参照が早い
PKにする事で、データの重複を防ぐ事も可能!!
Generated Column (VIRTUAL)
参照時に演算、値は格納しない
メタデータ変更のみ、INSERT/UPDATEが早い
Primary and Secondary
BTREE, Fulltext, GIS
Mixed with ﬁelds
Requires table rebuild
Not Online
Secondary Only
BTREE Only
Mixed with virtual column only
No table rebuild
INSTANT Alter
Faster Insert
Bo2om Line: 主キー, FULLTEXTまたは仮想GISインデックスを必要とする場合を除き,デフォルトのVIRTUALで問題無い。
Advantage
Disadvantage

JSON関数
23
•  情報取得
–  JSON_VALID()
–  JSON_TYPE()
–  JSON_KEYS()
–  JSON_LENGTH()
–  JSON_DEPTH()
–  JSON_CONTAINS()
–  JSON_CONTAINS_PATH()
•  データ編集
–  JSON_REMOVE()
–  JSON_SET()
–  JSON_INSERT()
–  JSON_REPLACE()
–  JSON_ARRAY_INSERT()
–  JSON_ARRAY_APPEND()
•  データ作成
–  JSON_MERGE()
–  JSON_ARRAY()
–  JSON_OBJECT()
•  データ取得
–  JSON_EXTRACT()
–  JSON_SEARCH()
–  -> /* JSON_EXTRACT() */
–  ->> /* JSON_UNQUOTE(JSON_EXTRACT()) */
•  ヘルパー
–  JSON_QUOTE()
–  JSON_UNQUOTE()
–  JSON_VALID()
参照: h€ps://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/json-funcHon-reference.html
New funcHons will be available in MySQL8.0!!

MySQL Cluster
シェアードナッシング型AcSve-AcSve RDBMSクラスタ & トランザクション対応NoSQL
24

MySQL InnoDB Cluster MySQL Cluster
25

MySQL InnoDB Cluster
•  MySQL Serverの高可用性構成
•  グループレプリケーション
•  InnoDBストレージエンジン
•  MySQL Shellの運用管理コマンド
•  MySQL Routerによるルーティング
MySQL NDB Cluster
•  大量トランザクション向け
•  分散型多重化データ管理
•  NDB Clusterストレージエンジン
•  管理ノード経由の運用管理
•  無停止での運用&クラスタ拡張
•  データシャーディング
•  SQL & NoSQL API
26

1,000億ドル以上の取引を守るMySQL Cluster
27
アプリケーション
世界最大級のオンライン決済サー
ビス。Paypalの口座間やクレジッ
トカードでの送金や入金が可能。
アクティブアカウント1億以上、20
以上の通貨に対応し、203の国と
地域で利用可能。年率30%の
成長。
MySQL導入の効果
MySQL ClusterをAWSの5拠点に
導入し、全世界で1/3秒未満のレイ
テンシを実現。リアルタイムでの不
正検知が可能に。
MySQL導入の理由
“NoSQLの特徴である迅速な開発と
SQLモデルの信頼性の両方のメリッ
トを実装してるため”
Daniel Austin, Chief Architect,
PayPal
h2p://www-jp.mysql.com/customers/view/?id=1223

導入事例: 航空機管制システム
•  米国海軍航空母艦
•  包括的航空機運用管制システム
•  メンテナンス記録
•  燃料搭載量管理
•  気象状況
•  飛行甲板管理
•  システム要件
•  単一障害点無し
•  完全な冗長性
•  小さなフットプリント & 過酷な利用環境
での利用
•  4台のMySQL Clusterノード Linux
およびWindows
MySQL User Conference Session: h€p://bit.ly/ogeid3

MySQL Cluster: SQL and NoSQL Hybrid APIs
シェアードナッシング型AcSve-AcSve RDBMSクラスタ & トランザクション対応NoSQL
29
MySQL Cluster Data Nodes
Apps Apps Apps Apps Apps Apps Apps Apps Apps Apps Apps
JPA
Cluster JPA
PHP Perl Python Ruby JDBC Cluster J JS Memcached
MySQL JNI Node.JS ndb_eng
NDB API (C++)

MySQL Cluster 7.4 – 性能拡張性
NoSQL: 20億/秒参照&更新
FlexAsych (C++ NDB API)
SQL: 250万件/秒参照&更新
DBT2 BM
30
!"!!!!
!50,000,000!!
!100,000,000!!
!150,000,000!!
!200,000,000!!
!250,000,000!!
2! 4! 6! 8! 10! 12! 14! 16! 18! 20! 22! 24! 26! 28! 30! 32!
Reads&per&second&
Data&Nodes&
FlexAsync&Reads&
!"!!!!
!500,000!!
!1,000,000!!
!1,500,000!!
!2,000,000!!
!2,500,000!!
!3,000,000!!
2! 4! 6! 8! 10! 12! 14! 16!
SQL$Statements/sec$
Data$Nodes$
DBT2$SQL$Statements$per$Second$

MySQL Cluster 7.5
• Node Sizes of 128TB
• Read OpHmized Tables
• Global Tables
パフォーマンス・　
キャパシティ
• MySQL 5.7
• JSON Data Type
• Generated Columns
• Records-Per-Key
OpHmizaHon
SQLの改善
• Improved ReporHng
• Improved Logging
• Improved Visibility
• Improved Debugging
• Improved Restore
管理の強化
31
GA
h€ps://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/mysql-cluster.html
h€ps://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/mysql-cluster-what-is-new.html
MySQL Cluster NDB 7.5.4 (2016-10-18)

JSONデータ型やGenerated Columnに対応
MySQL5.7で実装された機能が利用可能
mysql> select @@version;
+----------------------------------+
| @@version |
+----------------------------------+
| 5.7.13-ndb-7.5.3-cluster-gpl-log |
+----------------------------------+
mysql> show create table JSON75G
*************************** 1. row ***************************
Table: JSON75
Create Table: CREATE TABLE JSON75 (
user_id varchar(32) GENERATED ALWAYS AS (json_unquote(json_extract(`doc`,'$.user_id'))) STORED
NOT NULL,
doc json DEFAULT NULL,
last_update timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP,
PRIMARY KEY (`user_id`)
) ENGINE=ndbcluster DEFAULT CHARSET=utf8mb4
mysql> select * from JSON75 where user_id = 1;
+---------+-----------------------------------------+---------------------+
| user_id | doc | last_update |
+---------+-----------------------------------------+---------------------+
| 1 | {“name”: “ユーザーA”, “user_id”: 1} | 2016-09-30 21:45:47 |
+---------+-----------------------------------------+---------------------+

MySQL Document Store
33

コネクター, ドライバー, プロトコル拡張機能
MySQL
Plugins
X Protocol Plugin Memcached Plugin
Core
MySQL Connectors and Drivers
X Protocol Std Protocol
Memcached
driver
X Protocol
33060
Std Protocol
3306
SQL API CRUD and SQL APIs
Memcache
Protocol
X and Std
Protocols
MySQL
Shell
34
+-------------+----------------+--------------------+
| PLUGIN_NAME | PLUGIN_VERSION | PLUGIN_DESCRIPTION |
+-------------+----------------+--------------------+
| mysqlx | 1.0 | X Plugin for MySQL |
+-------------+----------------+--------------------+

X DevAPI
X Plugin (MySQL) ⇔ X Protocol ⇔ X DevAPI (Driver)

•  X Pluginを有効にする事で、X Protocol経由で通信可能
•  ドキュメントとテーブルのコレクションに対してのCRUD処理
•  NoSQLライクな構文でドキュメントに対しCRUD処理可能
•  Fluent API
35
prod = sess.getSchema("prod")
res = prod.users.
　　find("$.name = 'Milk'").
　　fields(["name", "properties"])
ü MySQL Connector/node.js (1.0.x)
ü MySQL Connector/J　 (6.0.x)
ü MySQL Connector/Net (7.0.x)
ü MySQL Connector/python(2.2.x)
ü MySQL Shell (1.0.x)
参照： h€p://dev.mysql.com/downloads/connector/

MySQL Connectors include X Dev API
• Use SQL, CRUD APIs
スキーマレスドキュメントおよびリレーショナルテーブルに対応
- Classic APIsに加えて、これらの全てが追加されます
36
OperaSon Document RelaSonal
Create CollecHon.add() Table.insert()
Read CollecHon.ﬁnd() Table.select()
Update CollecHon.modify() Table.update()
Delete CollecHon.remove() Table.delete()
参照) h€p://dev.mysql.com/doc/x-devapi-userguide/en/crud-operaHons-overview.html

X Dev API: コレクションとスキーマの操作
•  スキーマへのハンドラを取得
mydb = session.getSchema("mydb");

•  コレクションの作成
mydb.createCollection("products");
•  コレクションを変数に格納
products = mydb.getCollection("products");

ドキュメントの追加
products.add({"name":"bananas", "color":"yellow"}).execute();

ドキュメントの検索
products.find("color = 'yellow'").sort(["name"]).execute();

ドキュメントの更新
products.modify("product_id = 123").set("color", "red").execute();

ドキュメントの削除
products.remove("product_id = 123").execute();

[root@misc01 nodejs]# cat sample_node_X_API.js
const mysqlx = require('mysqlx');
mysqlx.getSession({ host: 'localhost', port: 33060, dbUser: 'demo_user',
dbPassword: 'password'
}).then(function (session) {
return session.createSchema("test_schema").then(function (schema) {
return schema.createCollection("myCollection");
}).then(function (collection) {
return Promise.all([
collection.add( {baz: { foo: "bar"}},{foo: { bar:
"baz"}}).execute(),
collection.find("$.baz.foo == 'bar'").execute(function (row)
{console.log("Row: %j", row);
}).then(function (res) {console.log("Collection find done!");}),
collection.remove("($.foo.bar) == 'baz'").execute().then(function ()
{
console.log("Document deleted");}), collection.drop() ]);
}).then(function () { return session.dropSchema("test_schema");
}).then(function () { return session.close(); });
}).catch(function (err) { console.log(err.stack); process.exit(); });
[root@misc01 nodejs]# node sample_node_X_API.js
Row: {"_id":"630f0d3b-f6fd-1d99-6d80-a8e90352","baz":{"foo":"bar"}}
Collection find done!
Document deleted NoSQL LIKE 構文　Connector：mysql-connector-nodejs-1.0.5.tar.gz

MySQLのNoSQL機能
InnoDB memcached API
- キーバリュー型API
- MySQLサーバーにプラグイン追加
- アプリはmemcachedクライアント
ライブラリを利用
JSONデータ型&JSON関数
- JSONドキュメントをRDBMSに格納
- 内部的にはバイナリ形式に変換
- データ取得やJSONデータ生成用関数
43
MySQL Cluster
- シェアードナッシング型
AcHve-AcHve RDBMSクラスタ
- トランザクション対応NoSQL
- 高性能&高信頼データストア
MySQL Document Store
- ドキュメントとテーブルにCRUD操作
- ハイブリッド型データモデル
- 管理用API提供
- X Protocolによる非同期アクセス

The world's most popular open source database
世界で最も普及しているオープンソースデータベース
44

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