PHP開発者のためのNoSQL入門

PHP開発者のためのNoSQL入門

株式会社シーエー・アドバンス
技術推進グループ
仲里淳矢

Copyright © CA ADvance .inc 2012

自己紹介

•株式会社シーエー・アドバンスの仲里です。（エンジニア歴3年）
•技術推進グループに所属してます。
•沖縄高専卒です。
•開発環境は主にvim使ってます。
•主な業務内容
• PHPによる社内管理画面開発（SEM系、GoogleAdwords等）

• 社内のインフラ整備
•CentOS上で動く、ApacheとかMySQLの保守

• NoSQL推進
•MongoDB導入
•社内の既存システムのNoSQL対応（パフォーマンスUpのため）
•KyotoCabinet導入したり、、、

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アジェンダ

①はじめに

②PHP + Cassandra

③PHP + MongoDB

④PHP + Hbase

⑤PHP + Kyoto Cabinet

⑥まとめ
3

①はじめに

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はじめに

•このテーマを選んだ目的として、
•NoSQLがどういったものなのか
•PHPと連携するにはどうすればいいのか

というのを知っていただきたく、
本テーマを選ばせていただきました。

テーマ欲張りすぎたかも>_<
5

社内の背景として

•社内で扱うデータ量が膨大になってきており、
MySQLだと、手に負えなくなってくる可能性が浮上
してきた。

•それを打破すべく、NoSQLの調査・検証を進めて
います。

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②PHP + Cassandra

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Cassandra とは

• Cassandraは、オープンソースの分散データベース管
理システムである。元はFacebook社において大規模
データの格納のために、開発されたものである。

• 2008年7月
• Facebook社がCassandraをOSSとして公開

• 2009年3月
• Apache Incubatorプロジェクトへ

• 2010年2月
• トップレベルプロジェクトに引き上げ

出典）Apache Cassandra - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/Apache_Cassandra 8

Cassandra の特徴
• 耐障害性
• データが自動的に複数のノードへとレプリケーションされ、
サービス提供不可となったノードが発生しても、システム
を停止することなくノードを入れ替えることが出来る。

• 分散特性
• クラスタ上の全ノードが同一の扱いとなっており、管理
ノードがない。つまり、SPOF(単一障害点)がない！

• 高可用性
• 性能はノード数によってリニアに増えていく！
• お金さえあれば、スケールアウトが容易なのかな？

• スキーマレス等
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データ構造
• データ格納例
KeySpace→ColumnFamily→Column→Value または、
KeySpace→ColumnFamily(→SuperColumn)→Column→Value
※SuperColumnは任意でつけれる

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データ構造
• MySQLで例えると、
KeySpace ≒ Database
ColumnFamily ≒ Table

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データ構造

データアクセスについて、プログラムで書くと、
こんな感じ。
$target_column = $cf[super_column][column];

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使い方(CLI)

# キースペースの作成
create keyspace Keyspace1;

# 使用するキースペース宣言
use Keyspace;

# カラムファミリ作成
create column family Users;

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使い方(CLI)

# 書き込み
set Users[jsmith][first] = 'John';
set Users[jsmith][last] = 'Smith';
set Users[jsmith][age] = long(42);

# 読み込み
get Users[jsmith];
=> (column=last, value=Smith, timestamp=1287604215498000)
=> (column=first, value=John, timestamp=1287604214111000)
=> (column=age, value=42, timestamp=1287604216661000)
Returned 3 results.

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PHPとの連携

• 基本的に、Swift経由でDBにアクセスする

• 現状、phpcassa 使うのが無難かな？
→ググれば、「Apache Thrift」のライブラリを利用した
サンプルがいくつかでてくるが情報が古い。。。

最新版のApche Thrift v0.8.0で生成したphpライブラリ
ではきちんと動かないので、却下！
『Class‘CassandraClient’not found』とか出てくる。。。

• CQLが熱いみたいだけど、まだ試してない＞＜

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PHPCassa とは

• ＰHPからCassandraを利用するためのライブラ
リが、Githubに上がっていたのでこれ使ってみま
した！

thobbs/phpcassa
https://github.com/thobbs/phpcassa/

※Thobbs氏について、ネットストーキング調べてみたところ、
CassandraのメンテなであるDataStaxの社員でした
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サンプルプログラム 1/2

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ハマりどころ

• PHPCassa自体かなり高機能なので、リファレンス周
りの読み込みに苦戦するかも、あと英語だるい。。。

• 適宜SuperColumnを使用できるといったが、あれは、
ColumnFamily(以下CF)ごとにON/OFFの設定をす
る必要があるため、事前に設計をきちんとやろう！

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ハマりどころ

• ライブラリを使って、CF作成後、
すぐに作成したCFにアクセスすると、
CFないよーという例外で落ちる現象が発生！

→コネクション破棄して、再接続することで回避

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まとめ

• 耐障害性が高く（可用性が高い）、システム的
にスケールアウトしやすいので、大容量なデー
タを扱うサービスに向いているかも

• データ階層がMySQLよりも深いため、ロジック
を組み込みやすい
KeySpace→ColumnFamily(→SuperColumn)→Column→Value

• ライブラリ周りは、若干はまりやすいので注
意！
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③PHP + MongoDB

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MonoDB とは

• MongoDB は、高パフォーマンス、スキーマレス、オープン
ソースのドキュメント指向データベースである。

• MongoDB は、BSONというJSONのバイナリ版のような
形式でドキュメントを表現し、そのコレクションを管理す
る。この形式は、複雑な階層を持たせることができ、な
おかつクエリやインデックスが容易である。

MongoDB – Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/MongoDB
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MonoDB の特徴

• 高可用性
• スレーブが死んでも自動で切り離しできる

• レプリカ機能
• 新しいノード接続時、自動でデータの同期もしてくれる！

• スキーマレス
• あとでカラムが自由に増やせる。つまり、柔軟に対応可！
※バグ出ても気づきにくい

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MonoDB の特徴

• インデックスのサポート (複数インデックス可）

• オート・シャーディング(スケールアウト）

• Map Reduce（集計処理）

• GridFS（ファイル格納システム）

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データ構造
DataBase→Collection→Key→Row→Value
※MySQLとほぼ一緒

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データ構造
• MySQLで例えると、
Collection ≒ Table

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MonoDB のセットアップ(CentOS 6.2 の場合)

•ファイルをダウンロード
# wget "http://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-2.0.6.tgz"

•ファイルを解凍
# tar xzf mongodb-linux-x86_64-2.0.6.tgz

•シンボリックリンクを貼って
# ln –s ./mongodb-linux-x86_64-2.0.6 /usr/local/mongodb

•あとは、起動するだけ！
# /usr/local/mongodb/mongod --dbpath /tmp

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使い方(CLI)

＃Shellの起動
./bin/mongo

# DB表示
> show dbs

# DB選択
> use db_name

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使い方(CLI)

＃データ検索
> db.users.find({}, {a:1,b:1})

＃データ登録
> db.users.insert({a:1,b:1})

＃データ削除
> db.things.remove({_id: myobject._id});

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SQL と MongoDB の比較
SQL Mongo クエリ言語

CREATE TABLE USERS (a Number, b Number) 暗黙的に行われます

INSERT INTO USERS VALUES(1,1) db.users.insert({a:1,b:1})

db.users.find({}, {a:1,b:1})
SELECT a,b FROM users

SELECT * FROM users db.users.find()

SELECT * FROM users WHERE age=18 db.users.find({age:18})

SELECT * FROM users WHERE age=18 ORDER BY
db.users.find({age:18}).sort({name:1})
name

SELECT * FROM users WHERE age>18 db.users.find({'age':{$gt:18}})})

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クエリ発行

•インデックスの作成や、コレクションのtruncateもできます！
db.users.ensureIndex({user_id:1});
db.users.remove();

•Upsertと機能があって、これが地味に便利そう
•データがあれば、アップデート、なければインサートしてく
れるみたい

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MapReduce

• バッチでのデータ処理や集計処理で利用します。

• 基本、入力値として、コレクションを投入し、
出力値として、コレクションへデータを流します。

• 使いドコロとしては、細かいデータをデイリー・マンスリー
でまとめたい時、効力を発揮するかも！

• Javascriptで組んでMongoDB に流しこむイメージです。

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サンプルプログラム(Map Reduce) 1/2

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サンプルプログラム(Map Reduce) 2/2

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PHPとの連携

• Peclにライブラリが公開されているので、インス
トールしましょう
# pecl install mongodb <= これだけ！

• ドライバ周りは込み入ってないので、あまり難しく
ないはず

• MongoDBのデータには型の概念があります。
PHPやってると忘れがちなので注意！

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ハマりどころ

• データの検索をする際、数値型のデータを検索したいの
に、文字リテラルでクエリを作らないこと！
array(id =>”1234”); ← こういうのは避けよう >_<

• PHPでMongoDBに日付を格納する際、
MongoDate型にして、格納する必要があるので注意！

• さらに言えば、MongoDateはグリニッジ標準時が基準に
なっているので、データ格納する際は、日本時間で格納
しないように！！！(-9:00してから格納しよう)
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まとめ

• 耐障害性が高く、自動でレプリカへの同期も
やってくれるので、スケールアウトが容易

• スキーマレスでメンテも楽！

• 集計したい時は、MapReduceを使おう

• MongoDBDateハマりやすい

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④PHP + HBase

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HBaseとは

• Apache HBaseはオープンソースの、列指向、分散
データベースであり、 GoogleのBigTableをモデルとし、
Javaにより書かれている。

• HDFS (Hadoop Distributed File System)の上で実
行され、Hadoopに対しBigTableのような機能を提供
する。

出典）Apache HBase - Wikipedia
http://ja.wikipedia.org/wiki/Apache_HBase 45

HBaseの特徴
• Hadoop のデータベースとして利用できる

• Hadoop 分散ファイルシステム(HDFS)上に構築

• 負荷に対して非常に高いスケーラビリティと性能を発揮

• (Cassandraよりも)シンプルな一貫性モデルを備えている

• 自動ロードバランス、フェイルオーバー、圧縮機能

• HadoopのMap Reduceにネィティブ対応等

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データ構造
Table→ColumnFamily→Column

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使い方(CLI)

# シェルを起動
> hbase-0.92.0/bin/hbase shell

# テーブル作成
> create ‘users’, ‘name’, ‘age’;

# データ挿入
> put ‘users’, ‘john smith’, ‘21’;

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使い方(CLI)

# データ取得
> get ‘users’, ‘john smith;

# 検索
> scan‘users’, {COLUMNS=>’users’};

# データ削除
> deleteall ‘users’, ‘john smith’;

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PHPとの連携

• 基本的に、Swift経由でDBにアクセスする
⇨ Cassandraと同等

• Thriftをインストールし、接続用のライブラリを自動生成
することにより連携できるようになります。

// thriftでライブラリを生成
# cd /usr/local/hbase/src/main/resources/org/apache/hadoop/hbase/thrift
# thrift --gen php Hbase.thrift

// php用のライブラリ置き場に移動
# mv gen-php/Hbase /usr/share/php/Thrift/packages/

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使用感

• ベンチーマークって見ると多少重い。。。
• 一貫性の高いシステムなので、速度に関しては致し方
ない？（トレードオフの観点で）

• なので、バックエンドで使おう！
• 大容量データの操作、バッチ系の処理に向いている
• フロントエンドに持ってくるのはちょっと怖い

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まとめ

• 基本、Swift経由でDBにアクセス

• 重い処理が得意なのでバックエンドで使おう！

• Hadoop, HDFS, MapReduce等いろいろ視野に
入ってくるため、難易度は高めかも

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⑤PHP + Kyoto Cabinet

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KyotoCabinetとは

• Kyoto CabinetはC++言語で実装された、キーバ
リュー型のデータベースライブラリ。

• DBは単純なレコード群を格納した単純なファイルで、
テーブルやデータ型の概念はない。

• Kyoto Cabinet：
• 軽量DBにライブラリ、DBMの実装方法を提供

• Kyoto Tycoon:
• 軽量DBサーバー、Kyoto Cabinetベースの永続化キャッ
シュサーバー
出典）Kyoto Cabinet: DBMの率直な壱実装
http://www.syboos.jp/oss/doc/kyotocabinet.html 57

KyotoCabinetの特徴

• 他言語によるバインディングが豊富
• C++で開発され, Java, Python, Ruby, Perlなどの言語
のAPIを提供

• ハッシュ系オンメモリーDB
• 高速・軽量

• コンセプト ⇨ 『memcachedの永続版』
• デーモンを再起動しても消えない！

• memcachedプロトコルを装備
• 既存システムへの差し替えが容易
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データ構造

Key→Value

Database

KEY1 Value1

KEY2 Value2

KEY3 Value3

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使い方(CLI)

# データ挿入
> ktremotemgr set key value;

# データ取得
> ktremotemgr get key; => value;

# データ削除
> ktremotemgr remove key;

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PHPとの連携

• Memcachedプロトコルを使って接続する
• pecl install libmemcached # これ叩けば準備OK

というか、、、これ以上いうことがない。。。

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サンプルプログラム

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まとめ

• 基本的に、オンメモリDBなので高速、
しかも不揮発性！

• memcachedプロトコル完備
memcachedの代替として採用しやすい
プログラム改変なしで、システム差し替えできる
のは熱い！！！

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⑥考察・まとめ

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考察・まとめ

• 一言で、NoSQLと言っても、
• 大容量なデータの扱いが得意だったり、
• 一貫性が高かったり、
• 可用性が高かったり、
• （少ないデータだけど）I/Oが高速だったりと
システムごとに、性質の差がある。

必要に応じて、正しいDBを選択しよう！（無難な着地）

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考察・まとめ
• コーディングに関して、難易度はドライバによりけり。。。
• 基本枯れたシステムではないため、システム自体のリ
リース頻度はかなり高め！

• 物によっては、新機能がでたり、ドライバがどんどん新
しくなったり、廃れちゃったり、DBの下位互換が消えた
りとインフラ担当への負担が高めになる傾向があるの
で、そのへん気をつけよう！

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社内でのNoSQL導入への動き

• 現状、社内では、Kyoto Cabinetがサービスとして、
稼働しています。

[Kyoto Cabinet]
• Memcachedと違って不揮発性なため、
サーバーが落ちても、復旧が容易で管理も楽に！

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• 今後の動きとして、
MongoDB、HBaseの導入を検討中！

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[MongoDB]
• 社内システムのログの吐き出し先として、利用を検討中
⇨Fluentd+MongoDB構成で考えてる
⇨目視ログチェックをシステム化したいという目論見

[HBase]
• テキストマイニングでの利用を検討中

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ご清聴ありがとうございました。

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