2024年版【GCP資格の勉強 PDE編】Cloud Spannerの特徴・機能とは？について解説します。
（★注意：GCP資格 Professional Data Engineer(PDE)試験の公式テキスト・問題集などを元に独自にまとめたものです）
Google Cloud Platform（GCP）のProfessional Data Engineer（PDE）試験では、Cloud Spannerの特徴と機能に関する知識が重要です。
以下に、Cloud Spannerの主な特徴と機能について説明します。
Cloud Spannerとは？
Cloud Spannerは、リレーショナルデータベース（RDB）の強整合性と、NoSQLデータベースの水平スケーリングを兼ね備えた、フルマネージド型のグローバル分散データベースサービスです。
Cloud Spannerは、データベースの管理を簡単にし、大量のデータを扱う能力を持っています。
まず、「リレーショナルデータベース（RDB）」とは、データを表形式で整理して保存するシステムのことです。「強整合性」とは、データベース内の情報が常に最新で正確であることを保証する性質のことです。つまり、どこからデータにアクセスしても、常に正しいデータが得られるということです。
次に、「NoSQLデータベース」は、非構造化データや大量のデータを効率的に扱うためのシステムです。「水平スケーリング」とは、データベースの容量を増やすためにサーバーを追加することで、より多くのデータを処理できるようにする方法です。
Cloud Spannerは、リレーショナルデータベース（RDB）とNoSQLデータベースの二つのタイプのデータベースの良い点を合わせ持っています。つまり、データが正確であると同時に、大量のデータを扱うことができます。
「フルマネージド型」とは、データベースの設定や管理を自動で行うため、ユーザーは複雑な設定やメンテナンスを心配する必要がありません。
「グローバル分散」とは、世界中の複数の場所にデータを保存し、アクセスできることを意味します。グローバル分散により、どこにいても迅速にデータにアクセスでき、データの安全性も高まります。
つまり、Cloud Spannerは、正確で大量のデータを効率的に扱いつつ、管理が簡単で、世界中どこからでもアクセス可能なデータベースサービスです。
Cloud Spannerの特徴
- グローバル分散機能を備えたRDB
- 組み合わせた特性：: Cloud Spannerは、RDBの強整合性とNoSQLデータベースのスケーラビリティを組み合わせています。
- アクセス増加に対するスケーリング：: ユーザーのアクセス増加に合わせて柔軟にスケーリングでき、リソースの自動調整が可能です。
- RDBの機能
- スキーマ、SQL、ACIDトランザクション：: 標準的なSQLに対応し、ACIDトランザクションを保証します。
- 高可用性
- マルチリージョン構成：: 99.999%の高可用性を提供するマルチリージョン構成が可能です。
- 自動シャーディング
- 分散処理：: Cloud Spannerは自動シャーディングを行い、データを複数のノードに分散してスループットを上げます。
Cloud Spannerのベストプラクティス
- 主キーの選定
- ランダムなUUIDの推奨：: ランダムなUUIDを主キーとして使用することが推奨されます。
- シーケンシャルな主キーの問題点：: シーケンシャルな主キーを使用すると、データが複数のノードに均等に分散されず、リクエストが偏る可能性があります。
- シャーディングとデータ分散
- ランダム値をキーとして分散：: データに法則性がある場合（日付やシーケンシャルな番号など）、割り当てるノードに偏りが生じることを避けるためにランダム値を使用します。
【練習問題】Cloud Spannerの特徴・機能
練習問題 1
Cloud Spannerはどのようなデータベースサービスとして最もよく説明されますか？
- 1. 限定的なスケーリングを持つリレーショナルデータベース
- 2. 強整合性を持たない水平スケーリング可能なNoSQLデータベース
- 3. 強整合性と水平スケーリングを兼ね備えたフルマネージド型のグローバル分散データベース
- 4. 低可用性のローカルデータベースサービス
解答: 3. 強整合性と水平スケーリングを兼ね備えたフルマネージド型のグローバル分散データベース
解説: Cloud Spannerは、リレーショナルデータベース（RDB）の強整合性と、NoSQLデータベースの水平スケーリングを兼ね備えたデータベースサービスです。Cloud Spannerは、正確なデータ処理と大量のデータ処理が可能になります。また、フルマネージド型のサービスであり、グローバル分散機能を持っています。
練習問題 2
Cloud Spannerの主キーに関するベストプラクティスとして、どれが適切ですか？
- 1. 日付や時刻を主キーとして使用する
- 2. シーケンシャルな整数を主キーとして使用する
- 3. ランダムなUUIDを主キーとして使用する
- 4. 固定長の文字列を主キーとして使用する
解答: 3. ランダムなUUIDを主キーとして使用する
解説: Cloud Spannerでは、ランダムなUUIDを主キーとして使用することが推奨されます。これにより、データがノード間で均等に分散され、スケーリング時のパフォーマンスが最適化されます。日付やシーケンシャルな整数を使用すると、データの偏りが生じる可能性があります。
練習問題 3
Cloud SpannerのACIDトランザクションに関する記述として、正しいものはどれですか？
- 1. ACIDトランザクションはサポートされていない
- 2. トランザクションは一部の地域に限定される
- 3. トランザクションは非同期で行われる
- 4. 全てのトランザクションはACID特性を保証する
解答: 4. 全てのトランザクションはACID特性を保証する
解説: Cloud Spannerは、全てのトランザクションでACID特性（原子性、一貫性、分離性、耐久性）を保証します。ACID特性により、データベースの操作が信頼性高く、エラーに強いものとなります。非同期トランザクションや地域限定のトランザクションは、ACID特性とは無関係です。
PDE試験対策
Cloud Spannerは、大規模でグローバルに展開されるアプリケーションや、高い可用性とスケーラビリティが必要なシステムに適しています。
PDE試験では、Cloud Spannerの特徴や適用シナリオ、GCP上での最適な構成方法についての理解が求められます。また、Cloud Spannerを活用して、効果的なデータ管理戦略を策定する能力も重要です。
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