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理論

高頻度データ取り込みと効率的なストレージ管理

現代のシステムでは、さまざまなデバイスやサービスから高頻度で小さなデータを収集し、それを効率的に保存・管理することが重要です。このようなシナリオにおいて考慮すべき主要なポイントを以下にまとめます。

1. データ取り込みの特徴

  • スモールデータ: 各レコードが小さいサイズ(例: 数KB以下)。
  • 取り込み頻度: 毎秒数万件以上のデータを継続的に受信する場合が多い。
  • 短期間保存: 一定期間(例: 120日)を過ぎたデータは削除可能なケースが一般的。

2. ストレージソリューションの要件

  • スケーラビリティ: データ量が急増しても対応可能なインフラ。
  • 耐久性と可用性: データを安全に保存し、必要に応じてすぐにアクセス可能。
  • 低レイテンシー: 高速なデータ取り出しを実現。
  • コスト効率: 必要な機能を最小限のコストで提供する仕組み。

3. データ削除とライフサイクル管理

  • 自動削除機能: データの保存期限を設定し、手動操作を不要にする仕組み。
    • 例: TTL(Time to Live)機能やライフサイクルポリシー。
  • 運用の効率化: 管理負荷を減らし、不要なデータがストレージを占有するのを防ぐ。

4. 代表的なソリューション

  • Amazon S3:
    • バッチ処理されたデータや大容量データの長期保存に最適。
    • ライフサイクルポリシーで古いデータを自動削除。
  • Amazon DynamoDB:
    • 高頻度かつ小規模なデータ取り込みに対応。
    • TTL機能でデータの保存期限を管理。
  • Amazon RDS:
    • 構造化データを扱うリレーショナルデータベース。
    • 定期的な手動クエリでデータを削除可能だが、自動化が制限的。

5. 設計のベストプラクティス

  • 要件に応じたツール選択: 小規模データにはDynamoDB、大規模バッチデータにはS3が適する。
  • コスト最適化: ストレージコストと読み書きコストのバランスを考慮。
  • 拡張性と管理性の両立: ユーザー管理やアクセス権限も一貫性を持たせる。

このようなポイントを押さえ、最適なストレージ設計を行うことで、スムーズなデータ管理とコスト削減が可能になります。

実践

 

一問道場

質問 #75
ソリューションアーキテクトが、新しいアプリケーションのデータ保存および取得アーキテクチャを設計しています。このアプリケーションは、世界中のデバイスから毎分数百万件の小さなレコードを取り込むように設計されています。各レコードのサイズは4KB未満であり、耐久性のある場所に保存され、低レイテンシーで取得できる必要があります。このデータは一時的なものであり、120日間のみ保存が必要で、その後は削除可能です。
ソリューションアーキテクトは、1年間でのストレージ要件が約10~15TBになると見積もっています。
この設計要件を満たし、最も費用対効果の高いストレージ戦略はどれですか?
選択肢
A. アプリケーションを設計し、各入力レコードを単一の.csvファイルとしてAmazon S3バケットに保存し、インデックス付きで取得できるようにします。ライフサイクルポリシーを設定して120日以上経過したデータを削除します。
B. アプリケーションを設計し、各入力レコードをAmazon DynamoDBテーブルに保存します。このテーブルはスケールに適した設定がなされています。DynamoDBのTime to Live(TTL)機能を設定して120日以上経過したレコードを削除します。
C. アプリケーションを設計し、各入力レコードをAmazon RDS MySQLデータベースの単一のテーブルに保存します。ナイトリーのcronジョブを実行し、120日以上経過したレコードを削除するクエリを実行します。
D. アプリケーションを設計し、入力レコードをバッチ処理してからAmazon S3バケットに書き込みます。オブジェクトのメタデータを更新して、バッチ内のレコードのリストを含めます。Amazon S3のメタデータ検索機能を使用してデータを取得します。ライフサイクルポリシーを設定して120日後にデータを削除します。
 
解説

設計要件のポイント

  1. データ特性
      • データは1レコードあたり4KB未満と非常に小さい。
      • データは「120日間のみ」保存が必要であり、その後は削除可能。
      • 年間で10~15TB程度の容量が見込まれる。
      • 低レイテンシーでのデータアクセスが求められる。
  1. 最適なストレージ戦略の条件
      • 高スループット: デバイスからのデータを効率的に処理できること。
      • 耐久性と低レイテンシー: 安全な保存と高速なデータ取得。
      • コスト効率: データ寿命が短いため、コストを最小化する必要がある。
      • ライフサイクル管理: 保存期間終了後にデータを自動削除。

選択肢の評価

A. Amazon S3 に各レコードを単一の .csv ファイルとして保存し、ライフサイクルポリシーを設定する

  • 長所: S3はスケーラブルで耐久性が高く、ライフサイクルポリシーで自動削除可能。
  • 短所: 小さなレコードごとに個別ファイルを保存すると、管理やアクセス効率が低下する。小さいファイルが大量にあるとS3のオペレーションコストも増加。
  • 評価: 不適切。高頻度データ取り込みには不向き。

B. Amazon DynamoDB に各レコードを保存し、TTL 機能で120日後に自動削除する

  • 長所: DynamoDBは高スループットと低レイテンシーを提供。TTLでデータの自動削除が可能。データが小さいためコスト効率が良い。
  • 短所: 大量のデータに対する長期保存コストはS3に比べ高めだが、120日の保存であれば問題にならない。
  • 評価: 最適解。要件をすべて満たす。

C. Amazon RDS MySQL に保存し、夜間クエリで120日以上のデータを削除する

  • 長所: SQLでデータ操作が簡単。
  • 短所: 高頻度で大量のデータをRDSに取り込むとパフォーマンスが低下する。手動クエリでの削除管理は運用コストが高く非効率。
  • 評価: 不適切。運用とパフォーマンスの観点で劣る。

D. バッチ処理したデータを Amazon S3 に保存し、メタデータ検索とライフサイクルポリシーを活用する

  • 長所: S3のスケーラビリティを活用可能。バッチ処理でファイル数を削減し、オペレーションコストを最小化。
  • 短所: メタデータ検索の柔軟性はDynamoDBほど高くない。リアルタイム性や低レイテンシー要件には適合しない。
  • 評価: 適切ではない。リアルタイム処理に不向き。

結論

最適解はB: Amazon DynamoDB を使用し、TTL 機能でデータを管理です。
この選択肢は、データ取り込みのスケール、高速なアクセス、ライフサイクル管理のすべてを効率的に実現します。
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