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ROMA アーキテクチャと社内事例

R a k u t e n . I n c , 2 0 1 2 / 0 3 / 1 8

H i r o k i M a t s u e

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Introduction

•松江 宏樹 （まつえ ひろき）

–楽天株式会社 (2011~)

•開発アーキテクチャ部

•ROMA開発担当

–好きなROMAコマンド

•balse

–気になっているサービス

•楽天オーネット

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Agenda

• ROMA 開発の背景

• ROMA の特徴

• ROMA アーキテクチャ

•社内事例

•まとめ

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• ROMA 開発の背景

• ROMA の特徴

• ROMA アーキテクチャ

•社内事例

•まとめ

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Rakuten Services

•インターネットショッピングモール

–会員数：7300万人以上（2011/12月）

–出店数：3万7000店以上

–商品数：9000万点以上

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サービスへのリクエスト増加

•早く処理しないと・・ –Amazon : 0.1 秒の遅延 -> 1% の売り上げ低下

–Google : 0.5 秒の遅延 -> 20% のアクセス数低下

–一般的に １ 秒遅延すると • PV ： 11% 低下

•コンバージョン ： 7% 低下

•顧客満足度 ： 16% 低下

–楽天 : 24時間で130億円

•遅延・停止は避けたい

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速度、継続のための取り組み

• 高速化の工夫 – HTML, Javascript の軽量化 – SSD > HDD – GPGPU

• 継続のために – 電源 – ネットワーク – ロードバランサー – RAID – バックアップ – オペレータ

• Business Continuity Plan – 災害リスクへの対策

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様々なサービスでのニーズ

•高速な処理への対応

•高い継続性の実現

•増大するデータへの対応

9

研究の一環として開発

•楽天技術研究所

–2007年 ROMA開発開始 (with Matz)

–2009年 オープンソースとして公開

• http://github.com/roma/roma/

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• ROMA 開発の背景

• ROMA の特徴

• ROMA アーキテクチャ

•社内事例

•まとめ

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NoSQLにおけるROMA

•スケーラビリティ

•柔軟な機能拡張

• No SPoF

•導入が容易

• Ruby

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ROMAの特徴

• Pure P2Pアーキテクチャ

• memcached 互換プロトコル

•データレプリケーション

•メタプログラミングによるサポート

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• ROMA 開発の背景

• ROMA の特徴

• ROMA アーキテクチャ

•社内事例

•まとめ

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アーキテクチャの概要

•４つのモジュール

• Network

• Command

• Routing

• Storage

Command Execution

module

Storage module

Network IO module

Routing module

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データの配置

ROMA

E.g. ROMA consists of three nodes

バケット バケット バケット バケット

仮想ノード 仮想ノード 仮想ノード

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ルーティング

•各ノードがデータ配置情報を保持

–ルーティングテーブル: 各ホストの担当するハッシュ値

–差分があった場合は情報を更新

–論理クロック

•全ノード間で情報共有

ROMA

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データへのアクセス

• アクセスステップ

1.ユーザがROMAノードへアクセス

2.ROMAがデータ格納ノードを確認

3.格納ノードからデータ取得

4.取得したデータをユーザへ返す

ROMA

E.g. ROMA consists of three nodes

①

②

③

④

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ROMAクライアントを用いた場合

• 直接各ノードへアクセス

– クライアントはルーティングテーブルを保持

– 更新がないか一定間隔毎に確認

• アクセスステップ

1.クライアントでデータ格納ノードを確認

2.格納ノードからデータを取得

ROMA ①

②

19

データレプリケーション

•レプリケーション

–書き込み後、自動で実施

–通常レプリケーションまで一つの処理として扱う

–失敗した場合も非同期キューからリトライを行う

ROMA

20

高速化のための工夫

• Eventmachineを使用

–イベント駆動で処理

–IO待ち中は別の処理ができる

処理１ 処理２ 処理３ 処理４ 処理５

request response request response

21

高速化のための工夫

• Fiber

–処理の状態を保持したまま任意に中断

１ ２ ３

１ １ １ ２ ２ ２ ３ ３ ３

ファイバー１

ファイバー２

ファイバー３

１ ２ ３

１ ２ ３

直列化

22

高速化のための並列化

• I/O における待ち時間を削減

•高負荷時のパフォーマンス低下を回避

•データアクセス衝突の回避

•理解しやすい記述

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スケールアウト

• join コマンド

•ルーティング情報の更新

•新規ノードへデータを移動

•速度は動的に変更可能

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障害時の復旧

•フェイルオーバー

–対象ノードへのアクセス停止

• recover

– routingの自動修正

host1 host2

ハッシュ値 ハッシュ値

host2 host3

ハッシュ値

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その他の機能

• write_behind ログ（redo ログ）

• ストレージの選択 – Ruby Hash

– Tokyo Cabinet

– Sqlite3

– DBM

– (LevelDB)

– (Kyoto Cabinet)

• 対話型インタフェースによる config 設定

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機能の背景

• write_behind ログ（redo ログ） –トランザクション

•ストレージの選択 –柔軟な特性の選択

•対話型インタフェースによる config 設定 –設定に起因するエラー

27

• ROMA 開発の背景

• ROMA の特徴

• ROMA アーキテクチャ

•社内事例

•まとめ

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活用事例

•楽天トラベル

–ページ閲覧履歴（リスト情報）

•その他

–２０箇所以上のセッション等の機能

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シンプルなKVSでリスト扱う場合

• memcached で扱う場合

1.キーを基にデータ取得

2.デシリアライズ

3.データの修正

4.シリアライズ

5.データを保存

１ ２ ３ ４

５

¥x04¥b[¥ti¥x06i¥a

１ ２ ３ ４

¥x04¥b[¥ni¥x06i¥n

30

ROMAでリスト扱う場合

•リストプラグインを使用した場合

–データを渡すのみ “delete 2nd elm into list” req

put data

ROMA cluster

１ ２ ３ ４

５

31

トラベルにおけるリスト情報

•ROMAでリストを処理するメリット

–アプリケーションの単純化

–処理の分散

–永続化も選択可能

１ ２ ３ １ ２ ３ ４ １ ２

32

マッププラグイン

•マッププラグイン

–ひとつのキーに対して、連想配列データを保持

•マップカウントプラグイン

–上記の連想配列に対して、インクリメント処理を行う

“a” plus 1

ROMA cluster

a = 2, b = 1, …

33

マップカウントプラグイン

•マップカウントの処理

“a” plus 1

ROMA cluster

a = 2, b = 1, …

countup 0 5

a,b,c

=>

{“a”=>1, “b”=1, “c”=1}

34

プラグインの作成

• map_set コマンド

–コマンド名、バリュー等を指定して保存

def_write_command_with_key_value :

map_set, 5 do |ctx|

（valueの生成方法）

[0, expt, Marshal.dump(v), :write,

'STORED']

end

コマンド名

保存するvalue

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DSLのサポート

• DSLによるメリット

–少量の記述による機能追加

–レプリケーション処理の自動化

–内部カウント処理の簡略化

map_set ｛

（格納サーバの割り当て処理）

（valueの生成方法）

（データ格納処理）

（レプリケーション処理）

｝

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事例から見たユースケース

•キャッシュ層

–手軽なHA構成

–データ永続化

•クラウド環境との相性

–必要な時にスケールできる

• Rubyとの利用

–Rails ＋ ROMA

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こちらからどうぞ…

• Githubから落とす

• gemでインストール

• AWSのAMIを使う

$ gem install roma

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AWSにおけるパフォーマンス

• ROMA設定について

–ストレージ：Tokyo Cabinet

–データ数：500万件

–サーバ：AWSのlargeインスタンス

APP

Client 1

APP

Client 2

ROMA Circle

ROMA1 ROMA2 ROMA N

APP

Client N

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AWS上での結果１

•サーバ：４台

•クライアント：１台

qps

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

Read9:Write1 Read5:Write5 Read1:Write9

40

AWS上での結果2

•サーバ：４台

•クライアント：２～７台

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

2 3 4 5 6 7

Read9:Write1

Read5:Write5

Read1:Write9qps

clients

41

• ROMA 開発の背景

• ROMA の特徴

• ROMA アーキテクチャ

•社内事例

•まとめ

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まとめ

•Ruby製 分散KVS

•OSS

•スケーラビリティ

•柔軟な拡張性

•可用性

•容易な導入・利用

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お知らせ

日本語 ：http://www.rakuten.co.jp/recruit/

English：http://global.rakuten.com/careers/

私たちと一緒に働きませんか？

あなたのその技術を活かせる

ポジションがきっとあります！

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•ドキュメント

–http://code.google.com/p/roma-prj/

•プラグイン追加

–https://github.com/roma/roma/

• Ruby gem

–http://rubygems.org/gems/roma

• AWSのAMI – AMI ID : ami-c2aa1bc3

– Region : Tokyo

– roma-0.8.10-ruby1.9.2-linux-x64-ubuntu-10.04