#InterSystems IRIS

「データプラットフォームのキャパシティプランニングとパフォーマンス」シリーズの全記事をリストしました。 その下には私の一般的なその他の記事も記載しています。 このシリーズに新しい記事が追加されるたびに、このリストを更新する予定です。 

「キャパシティプランニングとパフォーマンス」シリーズ 

通常、各記事はその前の記事の続きとして書かれていますが、ほかの記事を飛び越して気になるものを読むこともできます。 

• パート1 - はじめの一歩、メトリックの収集 
• パート2 - 収集したメトリックの確認 
• パート3 - CPUに注目 
• パート4 - メモリの確認 
• パート5 - SNMPによる監視 
• パート6 - CachéストレージIOプロファイル 
• パート7 - パフォーマンス、スケーラビリティ、可用性のためのECP 
• パート8 - ハイパーコンバージドインフラストラクチャのキャパシティとパフォーマンス計画 
• パート9 - Caché VMwareのベストプラクティスガイド 
• パート10 - VMバックアップとCachéのFreeze/Thawスクリプト 
• パート11 - 大規模データベースの仮想化 - VMWareのCPUキャパシティプランニング 

その他の記事 

コミュニティに掲載中のアーキテクチャ全般の記事を集めたリストです。

前のパート（1、2）では、ツリーとしてのグローバルを話題に取り上げました。 この記事では、それらを疎な配列と見なします。 

疎な配列は、ほとんどの値が同一であると想定される配列の種類です。 

疎な配列は実際には非常に大きいため、同一の要素でメモリを占有することには意味がありません。 したがって、疎な配列を整理し、重複した値の格納にメモリが浪費されないようにすることには意味があります。 

疎な配列は、J、MATLABなど一部のプログラミング言語では言語の一部になっています。 他の言語では、疎な配列を使用できるようにする特別なライブラリが存在します。 C++の場合は、Eigenなどがあります。 

次の理由により、グローバルは疎な配列を実装するのに適した候補であると言えます。 

1. 特定のノード値のみを保存し、未定義のノード値を保存しないこと。 

2. ノード値のアクセスインターフェースが、多くのプログラミング言語が多次元配列の要素にアクセスするために提供しているものとよく似ていること。 

Set ^a(1, 2, 3)=5 
Write ^a(1, 2, 3) 

3. グローバルはデータを格納するためにかなり低レベルの構造を採用しているため、優れたパフォーマンス特性を備えていること（ハードウェアによっては毎秒数十万から数千万のトランザクションを処理可能、1をご覧ください）。

先週、私たちはInterSystems IRIS Data Platformを発表しました。これは、トランザクション、分析、またはその両方に関係なく、あらゆるデータの取り組みに対応する新しい包括的なプラットフォームです。 CachéとEnsembleでお客様が慣れ親しんでいる多くの機能が取り込まれていますが、この記事では、プラットフォームの新機能の1つであるSQLシャーディングについてもう少し詳しく説明します。これはスケーラビリティに関する強力な新機能です。 

ちょうど4分41秒の時間がある方は、スケーラビリティに関するこちらの詳しい動画をご覧ください。 ヘッドホンがない方や聞き心地の良いナレーションが同僚の方の迷惑になると思う方は、どうぞ読み進めてください！ 

スケールアップとスケールアウト 

1日に何百万件という株取引を処理する場合でも、1日に数万人の患者を治療する場合でも、このような業務を支えているデータプラットフォームは、こういった大きなスケールに透過的に対処できなければなりません。 「透過的に」というのは、プラットフォームがスケーリングの面を請け負い、開発者やビジネスユーザーは処理量を気にすることなく、それぞれが専門とする業務とアプリケーションに専念することができるという意味です。 

長年にわたり、Cachéは垂直スケーラビリティをサポートしてきました。

最初の記事については、パート1を参照してください。 

3. グローバルを使用する場合のさまざまな構造 

順序付きツリーなどの構造には、さまざまな特殊ケースがあります。 グローバルを使用する上で実用的な価値があるものを見てみましょう。 

3.1 特殊ケース1  - 枝のない1つのノード 

グローバルは配列のようにも、通常の変数のようにも使用できます。 例えば、カウンターを作成する場合を考えてみましょう。 

Set ^counter = 0  ; カウンターの設定 

Set id=$Increment(^counter) ;  アトミックなインクリメント操作 

また、グローバルには値に加えて枝を持たせることができます。 一方が他方を除外することはありません。 

3.2 特殊ケース2  - 1つのノードと複数の枝 

実際、これは典型的なキー・バリューベースのデータ構造です。 また、値の代わりに値のタプルを保存すると、主キーを持つ通常のテーブルが得られます。 

グローバルに基づくテーブルを実装するには、カラムの値から文字列を作成し、主キー別にそれをグローバルに保存する必要があります。 読み取りの時に文字列をカラムに分割できるようにするため、以下のいずれかを使用することができます。

次の手順で、/api/monitor サービスから利用可能なメトリックのサンプル一覧を表示することができます。 

前回の投稿では、IRISのメトリックをPrometheus形式で公開するサービスの概要を説明しました。 この投稿では、コンテナにIRISプレビューリリース2019.4 をセットアップして実行し、メトリックを一覧表示する方法をお伝えします。 

この投稿は、Dockerがインストールされた環境があることを前提としています。 そうでない場合は、今すぐお使いのプラットフォームにインストールしてください :) 

ステップ 1. dockerでIRISプレビューをダウンロードして実行する 

「プレビューの配布」のダウンロード手順に従い、プレビューライセンスキーとIRISのDockerイメージをダウンロードします。 この例では、InterSystems IRIS for Health 2019.4を選択しています。 

「機能紹介：Dockerコンテナ内のInterSystems製品について」の指示に従ってください。 すでにコンテナに精通している場合は、「InterSystems IRISのDockerイメージをダウンロードする」というタイトルのセクションに進んでください。 

次のターミナル出力は、私がDockerイメージの読み込みに使用している手順を示しています。

Cachéの優れた可用性とスケーリング機能の1つは、エンタープライズキャッシュプロトコル（ECP）です。 アプリケーション開発中に考慮することにより、ECPを使用した分散処理は、Cachéアプリケーションのスケールアウトアーキテクチャを可能にします。 アプリケーション処理は、アプリケーションを変更することなく、単一のアプリケーションサーバーから最大255台といった非常に高いレートにまで、アプリケーションサーバー処理能力を拡張できます。 

ECPは、私が関与していたTrakCareのデプロイメントで長年広く使用されていました。 10年前は、主要ベンダーの1つが提供する「大きな」x86サーバーは、合計で8つのコアしか備えていなかったかもしれません。 大規模なデプロイメントの場合、ECPは、高価な大型コンピュータを使う単一のエンタープライズサーバーではなく、コモディティサーバーでの処理をスケールアウトする方法でした。 コア数の多いエンタープライズサーバーでさえ制限があったため、ECPはそれらのサーバーへのデプロイメントのスケーリングにも使用されました。 

現在、ほとんどの新しいTrakCareのデプロイメントや主流ハードウェアへのアップグレードは、ECPでのスケーリングを必要としません。 現行の2ソケットx86プロダクションサーバーは、数十のコアと巨大なメモリを持つことができます。

私や他のテクノロジアーキテクトは、Caché IOの要件と、Cachéアプリケーションがストレージシステムを使用する方法を顧客とベンダーに説明しなければならないことがよくあります。以下の表は、一般的なCaché IOプロファイルと、トランザクションデータベースアプリケーションの要件を顧客やベンダーに説明するときに役立ちます。 オリジナルの表は、マーク・ボリンスキーが作成しました。 

今後の投稿ではストレージIOについて詳しく説明する予定なので、今後の記事の参考資料として、今回これらの表も公開します。 

このシリーズの他の記事のリストはこちら 

予測可能なディスクIOパフォーマンスを提供し、高可用性機能をサポートし、アプリケーションにストレージの冗長性、スケーラビリティ、および信頼性を提供するには、ストレージアレイなど、ストレージを適切に設定することが不可欠です。 

CachéストレージIOプロファイル 

選択したストレージアレイテクノロジーによっては、物理層のディスクストレージがプールまたはディスクグループに分離される場合があります。 可能であれば、可用性とパフォーマンスのために、予想されるIOプロファイルに基づいてストレージをパーティション化する必要があります。 たとえば、データとジャーナル（トランザクションログ）は別々の物理ディスクグループに存在する必要があります。

この記事では、REST API開発への仕様ファーストアプローチについて説明します。 

従来のコードファーストREST API開発は次のようになります。 

• コードを書く 
• RESTを有効にする  
• ドキュメント化（REST APIとして） 

仕様ファーストのアプローチでは同じ手順を行いますが、順序が逆になります。 ドキュメントを兼ねた仕様書を作成し、そこからRESTアプリの定型文を生成して、最後にビジネスロジックを書きます。

これは、次の理由でメリットがあります。 

• REST APIを使用したいと思っている外部開発者またはフロントエンド開発者向けの関連性のある有用なドキュメントが常に入手できます。 
• OAS（Swagger）で作成された仕様をさまざまなツールにインポートして、編集、クライアント生成、API管理、ユニットテスト、その他の多くのタスクの自動化または簡略化を行うことができます。  
• 改善されたAPIアーキテクチャ。コードファーストアプローチではAPIはメソッドごとに開発されるため、開発者はAPIアーキテクチャ全体を簡単に見落としてしまう可能性があります。これに対し、仕様ファーストの開発者は通常、APIの消費者の立場としてAPIと対話するように強制されます。これは、よりクリーンなAPIアーキテクチャの設計に役立ちます。 
• 開発の迅速化。

データを格納するための魔法の剣であるグローバルは、かなり前から存在しています。しかしながら、これを効率的に使いこなせる人や、この素晴らしい道具の全貌を知る人はそう多くありません。 グローバルを本当に効果を発揮できるタスクに使用すると、パフォーマンスの向上やソリューション全体の劇的な単純化といった素晴らしい結果を得ることができます（1、2）。 

グローバルは、SQLテーブルとはまったく異なる特別なデータの格納・処理方法を提供します。 グローバルは1966年にM（UMPS）プログラミング言語で初めて導入され、医療データベースで使用されていました。 また、現在も同じように使用されていますが、金融取引など信頼性と高いパフォーマンスが最優先事項である他のいくつかの業界でも採用されています。 

M（UMPS）は後にCaché ObjectScript（COS）に進化しました。 COSはInterSystemsによってMの上位互換として開発されました。 元の言語は現在も開発者コミュニティに受け入れられており、いくつかの実装で生き残っています。 ウェブ上では、MUMPS Googleグループ、Mumpsユーザーグループ、ISO規格といった複数の活動が見られます。 

最新のグローバルベースのDBMSは、トランザクション、ジャーナリング、レプリケーション、パーティショニングをサポートしています。

Mirroring 101 

Cachéミラーリングは、CachéおよびEnsembleベースのアプリケーションに適した信頼性が高く、安価で実装しやすい高可用性および災害復旧ソリューションです。 ミラーリングは幅広い計画停止シナリオや計画外停止シナリオで自動フェイルオーバーを提供するもので、通常はアプリケーションの回復時間を数秒に抑制します。 論理的にデータが複製されるため、単一障害点およびデータ破損の原因となるストレージが排除されます。 ほとんど、またはダウンタイムなしでアップグレードを実行できます。 

ただし、Cachéミラーの展開にはかなり大がかりな計画が必要であり、さまざまな手順が要求されます。 また、他の重要なインフラストラクチャコンポーネントと同様に、運用中のミラーには継続的な監視とメンテナンスが必要とされます。 

この記事はよくある質問のリスト、あるいはミラーリングの理解と評価、ミラーの計画、ミラーの設定、ミラーの管理という簡単な一連のガイドとして利用することができます。 それぞれの回答には、各トピックの詳細なディスカッションへのリンクと各タスクの段階的手順へのリンクが含まれています。 

ミラーを導入する計画を始める準備ができたら、まずはCaché高可用性ガイドの「ミラーリング」の章のミラーリングのアーキテクチャと計画セクションから必ず読み始めるようにしてください。