InterSystemsCachéおよびNoSQLテクノロジー

最新の高負荷アプリケーションにより、DBMSの要件が変更されました。今日、大量のデータを処理する際の応答時間が保証された特殊なソリューションを作成するための効果的なテクノロジーが必要です。 ただし、NoSQLなどの比較的新しい技術の出現にもかかわらず、長年のアプローチの可能性はまだ完全には実現されていません。



高負荷のインターネットプロジェクトと極端なトランザクション処理（ XTP ）アプリケーションにより、DBMSテクノロジの要件が変更されました。 優先度の要件は、開発の単純さ、特定のプロジェクト向けに保存されたデータの技術を特化する可能性、増加する負荷でシステムの一定の応答時間を維持すること、スケーリングの低コストと大量のデータ処理のコストを保証することでした。



新しいニーズに応えて、NoSQLの動きが生じました-開発者にアプリケーションへの高速な変更、大量のデータのスケーリングと処理/ストレージの低コスト、比較的安価なハードウェアでの高速な作業を約束する新しいクラスのデータベース-常に価値がありますインターシステムズテクノロジーにとって重要です。 ほとんどの場合、NoSQLデータベースは、通常のものとは異なるデータベースアプリケーションパラダイム（複数のアプリケーションの統合DBMSの概念から1つのアプリケーションまたは1つのプロジェクトのDBMSの概念への移行など）を実装します-プロジェクト内の個別の特定のタスク。





NoSQLの汎用機能には、非リレーショナルデータモデルの使用、単純なAPIまたはアクセスプロトコル（従来のものと比較）、多数のサーバーでの特定の操作セットに対するオンデマンドでの水平スケーリング機能、多数のサーバーでのデータの分散ストレージ、分散インデックスおよびクエリのメモリの効率的な使用が含まれます、従来のDBMSの深刻で揺るぎないもの-データの整合性とトランザクション-の無料処理。



現在、スケーリングおよび分散データストレージ、サポートされているデータモデル、ストレージスキーム（ストレージ実装を含む）へのアプローチが異なる100を超えるNoSQLソリューションがあります。 別の比較ポイントは、間違いなく、保存されたデータへのクエリとその実行です。NoSQLの世界では、標準のクエリ言語はまだ存在しません。開発者によるクエリの実装を成功させるには、動作原理の透過的な理解が必要です。



本質的に、NoSQLソリューションの設計は、大量のデータとの戦い、または複雑さの増大を目的としています。 このアイデアは、 Neo4J Emil Eifremによるプレゼンテーションから引用されています。 興味深いことに、彼はデータの理論的な同型性について話します-同じ情報は異なるモデルで表現できます-グラフからキー/値まで。 このアプローチの実現可能性は、インターシステムズがCachéの統合データモデルの原則を使用して実証されています。



NoSQLプロジェクトに共通する共通点は、競合する要件に関連する妥協策の普及です。拒否は不可能であり、従来のDBMSの教訓でした。たとえば、水平スケーラビリティを優先してすべてのACIDプロパティのサポートを回避します。 トレードオフが自然である理由を説明する最も一般的な方法は、CAP定理です。 その意味を自由に解釈すると、信頼性、高速性、分散性、および全体性を同時に実現することは不可能であると言えますが、オプションもあります。



妥協の別の原因は、解決される問題のデータの性質です。 ここでは、技術の要件が重要であり、柔軟性があり、主題領域の機能を最大限に活用する必要があります。 たとえば、データ処理を並列化し、「リソースを共有せずに」「共有なし」の原則を使用できる場合、クエリの保存と実行の両方に効果的に使用する必要があります。 この場合、この可能性に依存するデータを保存および配布するためのモデルを構築する必要がありますが、リレーショナルデータベースでは選択の自由がほとんどなく、たとえば、ユニットごとに異なるサーバーにデータを保存することはできません。 同時に、従来のDBMSとは異なり、NoSQLは開発者が設計タスクの自然な機能をより自由に使用できるようにします。これは、たとえば水平スケーリングに使用できます。 ただし、同時に開発者は、データ永続性のアーキテクチャに関する決定に対してより多くの責任を負います。 一部では、NoSQLデータベースは、従来のDBMSの標準的なメカニズムの存在によって比較することも、従来のDBMSプロパティの代替として提案されている応用エンジニアリングソリューションによって分類することもできます。



NoSQLプロジェクトの多様性にもかかわらず、現在、安全で普遍的かつ包括的なNoSQLプラットフォームと呼ぶことができるものはありません。これは、NoSQLで明示的または暗黙的にトレースされる特殊化の原則と矛盾します。 したがって、次のプロジェクトでNoSQLアプローチを使用する考えがあった場合、多くの質問に答えて、多くのリスクを解決する必要があります。たとえば、どのデータモデルを選択するか。 選択したテクノロジーの安定性と成熟度。 NoSQLソリューションを別のより効率的なソリューションに変更しようとした場合に、コードの変更がどれほど深刻になるか。 クエリ言語が十分に完全であり、設計要件を満たすために技術的に高度であるかどうか。 それとは別に、多くのNoSQLテクノロジーは特定のプロジェクト用に特別に作成されたものであり、フラックスにいくらか似ていることに注意してください-初期プロジェクトの要件とタスクを完全にカバーしている可能性があり、それらはあなたの場合にはあまり適さないかもしれません。



NoSQLアプローチを使用する最初のプロジェクトの状況では、格納されたデータを管理するためのサブシステムを構築するハイブリッドアプローチが賢明な決定でしょう。 ハイブリッドアプローチでは、プロジェクトでNoSQLテクノロジーと通常のDBMSの両方を同時に使用するか、必要な範囲で両方の世界の概念をサポートするテクノロジーを使用するという2つの設計を提案できます。 この場合、インターシステムズのCachéは、成熟したテスト済みのサポートされたハイブリッド技術プラットフォームを提供するユニークな機会を提供します。



NoSQLとInterSystemsCachéを比較するときにすぐに注目を集める最初の明白な音声的類似性は、非リレーショナルです。 Cachéは、そのアトミック要素グローバル（正確には、フルネームのグローバル永続変数またはグローバルのみ）によって呼び出される、リレーショナルモデルよりも単純な実装に基づいています。 グローバルにはスキーマがなく、列を動的に追加でき、列値のスパースストレージを使用します。 グローバルレベルでは、必要に応じて、ロック、トランザクションを使用し、分散ストレージとパーティション分割を実行できます。 定義の不正確さをいくらか犠牲にすることで、グローバルをPHPの連想配列またはJavaのHashMapに似た構造と考えることができます。



シンプルで柔軟なデータモデルとしてのグローバルは、NoSQLで使用される非リレーショナルモデル（Key-Value、拡張可能レコード、列ベースのグラフ）を構築するための優れた基盤を提供します。 NoSQLで人気のあるモデルの実装の詳細な例は、記事AユニバーサルNoSQLエンジン （ Habréでの翻訳 ）にあります-著者は4種類のデータモデルのソリューションを提供しています。



たとえば、大容量記憶装置の実装（Universal NoSQL Engineから、実証済みのテスト済みテクノロジを使用）：





グローバルレベルでは、リレーショナルデータベースに慣習的な宣言クエリ言語はありません。 クエリはアルゴリズム的な方法で決定されます-クエリの実行は、CachéObject Script言語で記述されたコードの実行に限定されます。これにより、グローバルに格納されたデータを操作するための十分なシンプルで効率的な操作のセットが提供されます。 プログラミング言語としてのCachéObject Scriptのユニークな点は、おそらく、メモリ内または大まかに言ってディスク上で、変数の格納場所を示すために構文が明示的に導入されている構文の唯一の言語であることです。 Javaや.NETなどの従来のプラットフォームでは、このような機会があると想像してください。多くの点で、プログラムとデータベースの間の環境を克服しても問題はないでしょう。 Cachéでの作業後、ユニバーサルプログラミング言語のこのような設計の欠如は奇妙に思えます。コードがメモリ内の変数だけでなく、格納された変数でも機能すると想定するのは自然です。 この場合、データベース内の構造を事前に定義する必要はありません-タイプが弱い言語の変数と同じ方法で構造を操作するだけです。



統一データモデルの概念は、「データのみ-多くのプレゼンテーションモデルがある」という原則に基づいています。





グローバルベースのオブジェクト指向およびリレーショナル（SQL）アクセスを既に実装しているインターシステムズに続いて、独自の一意のデータモデルを実装でき、Cachéで既に使用可能なモデルのように、統一データモデルの原則-管理アプローチを使用できます。永続性。特定のタスクのコンテキストでの使いやすさに応じて、異なるモデルで同じデータを操作する必要があります。 たとえば、挿入と読み取りを迅速に行うには、キーと値のモデルを使用できます。クエリには、リレーショナルモデルの機能が使用されます。 NoSQLソリューション用のクエリ言語を構築する場合、CachéObject Scriptを使用できます。これは、グローバルに格納されたデータを操作するための一連の簡単な操作を提供します。



CachéとNoSQLの比較の非リレーショナルな側面ほど明確ではありませんが、別の側面として、分散とスケーリングがあります。 シャーディングやパーティショニングなどのメカニズムを使用して水平スケーリングや分散ストレージを提供するなど、NoSQLの重要なカテゴリのCachéを比較すると、Cachéにはそのような名前の既製のオプションはありません。 別の観点からは、これは完全に真実ではありません。Cachéでは少し異なる方法で行われるか、グローバルの場合と同様に、このような機能を効果的に提供するための信頼できる基本技術が提供されます。 エリア（名前空間）の概念であるECP、添え字レベルマッピングを使用して、効率的な分散データ処理を実装できます。



ECPとSLMを使用したパーティションと分散ストレージ：





NoSQLが多くの開発者の注目を集めていることを認識して、InterSystemsはInterSystems Globalsと呼ばれる無料のデータベース管理システムをリリースしました。 グローバルリリースの目標は、Cachéの中心となるテクノロジーを開発者に紹介し、その使用方法を知っている開発者とアーキテクトの輪を広げることです。



グローバルは、他の多くのNoSQLプロジェクトと同様に、開発と配布に自由に使用できます。 非リレーショナルモデルはグローバルに実装できます。そのような実装の例として、オープンソースプロジェクトのGlobals Document Store（GDS）APIが作成されました。 グローバルは、高速性と生産性が必要なプロジェクトで正常に使用できます。グローバルの作業速度の順序は、毎秒数十万件のレコードです）。



InterSystems Globalsは、.NET、Java、およびNode.jsから作業するためのシンプルなAPIを提供します。 上記のCachéObject Scriptの話とは対照的に、グローバルの場合、異なるアプローチが使用されます。グローバルの操作に関する操作は、DBMSの外部のプログラミング言語から利用できます。 同時に、グローバルで動作するアプリケーション（JVMなど）のプロセスは、実際にはDBMSプロセスの1つになります。



Javaの場合、テクノロジを使用すると、独自の保存データ構造を迅速に実装できます。これは、言語にとっても自然なことです。 たとえば、データがDBMSに保存されるHashMapのアナログをすばやく実装できます。 このアプローチでは、Cachéオブジェクトスクリプトと同様に、メモリ内の変数とディスク上の変数の違いがなくなり始めます。



Node.jsの場合、Globalsへのアクセスにより、javascript-naturalデータ型をすぐに操作できます-配列とjavascriptオブジェクトは、追加の開発コストなしですぐに保存、読み取り、変更できるため、javascriptで作業する際のデータ永続性の問題が大幅に簡素化されます これに加えて、Nodes.jsと連携したGlobalsは作業の高速化を実現します-比較のために、テスト用のGlobalsはRedis（その速度で知られるものを含む、最も広く使用されているNoSQLプロジェクトの1つ）よりも高速です。



InterSystems GlobalsはNoSQLデータベースとして位置付けられますが、いくつかの点でメインのNoSQLストリームとは異なります：InterSystems Globalsは、ロックやトランザクションを使用できる他の多くのソリューションとは異なり、特定のデータモデルに制限がありません。メモリ内のデータとディスク上のデータの整合性。 現時点では、Globalsには、分散データを分散的に扱う機能はありません。 グローバルは、開発および保守が保証されている安定したコアテクノロジーを使用しています。



グローバルは、Cachéとは異なり、オブジェクトやリレーショナルアクセスなしでグローバルを操作するためのコアを提供します。 ただし、プロジェクトの開発時には、アプリケーションコードを変更せずにCachéに切り替える機会が常にあります。 グローバルAPIは、 CachéExtremeテクノロジのサブセットです。



要約すると、CachéはNoSQLデータベースなどと考えることができます。これは、従来のDBMSに劣らないオブジェクトモデルとリレーショナルモデルをサポートするNoSQLプロジェクト用のユニバーサルで安定したプラットフォームです。 また、NoSQL（最近非常に一般的になった用語）は、30年と同じように、変わらない企業の価値に完全に対応していますが、Cachéの基礎となるテクノロジーにより、完全に特定のソリューションを迅速に作成できますあなたのプロジェクト。 自分のプロジェクトを使用できるのに、なぜ別のプロジェクトのテクノロジーが必要なのですか？