2024年版【GCP資格の勉強 PDE編】BigQueryのアーキテクチャ 各機能の特徴とは？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）
BigQueryのアーキテクチャは、高度にスケーラブルで効率的なビッグデータ分析を可能にするために設計されています。
以下に、BigQueryの主な機能と特徴を説明します。
BigQueryのアーキテクチャ：API
- マスタ/スケジューラ/ジョブキュー: BigQueryのAPIはクエリを解釈し、適切なリソースを割り当ててクエリを構築します。クエリの待機時間を最小限に抑え、効率的な実行をサポートします。
BigQueryのアーキテクチャ：ワーカー
- 分散処理: BigQueryのワーカーは、数百から数万に及ぶ分散処理を行います。分散処理により、クエリに基づいて動的にスケーリングが可能です。
- コンピュートユニット（スロット）: ワーカー上の計算リソースは「スロット」と呼ばれ、BigQuery Reservationsを通じて定額でスロットを占有できます。
BigQueryのアーキテクチャ：ネットワーク
- Jupiterネットワーク: Googleが開発したJupiterネットワークは、1.3Pbpsの内部ネットワーク帯域幅を持ち、大規模なデータの高速処理をサポートします。
- 分散インメモリシャッフル: メモリ内でのデータの移動（シャッフル）を最適化し、オーバーヘッドを低減します。
BigQueryのアーキテクチャ：分散ストレージ (Colossus)
- 自動分散: Colossusは、Googleの分散ストレージシステムで、データを複数のゾーンにまたがって自動的に分散し、容量とI/Oを最適化します。
BigQueryのアーキテクチャ：列指向ファイルフォーマット (Capacitor)
- Capacitorファイル: BigQueryは列指向ファイルフォーマットを採用しており、Capacitorと呼ばれる独自のファイルフォーマットを使用しています。列指向ファイルフォーマット (Capacitor)により、データを効率的に圧縮し、必要なカラムのみをスキャンすることで、クエリのパフォーマンスを向上させます。
BigQueryのアーキテクチャ 各機能の特徴
練習問題 1
問題:
BigQueryの「マスタ/スケジューラ/ジョブキュー」システムの役割は何ですか？
- A) データの物理的な保存を管理する
- B) クエリを解釈し、適切なリソースを割り当てる
- C) ユーザーとのインターフェースを提供する
- D) データのセキュリティと暗号化を担う
正解: B) クエリを解釈し、適切なリソースを割り当てる
解説:
「マスタ/スケジューラ/ジョブキュー」システムの主な役割は、ユーザーからのクエリを解釈し、適切なリソースを割り当ててクエリを構築することです。クエリの待機時間を最小限に抑え、効率的な実行をサポートします。
練習問題 2
問題:
BigQueryの「Jupiterネットワーク」の主な特徴は何ですか？
- A) データの自動バックアップを提供する
- B) 1.3Pbpsの帯域幅を持ち、大規模なデータの高速処理をサポートする
- C) クエリのスケジューリングを管理する
- D) データのリアルタイム可視化を行う
正解: B) 1.3Pbpsの帯域幅を持ち、大規模なデータの高速処理をサポートする
解説:
Jupiterネットワークは、Googleが開発したネットワークシステムで、1.3Pbpsの内部ネットワーク帯域幅を持ちます。Jupiterネットワークにより、BigQueryは大規模なデータセットを高速に処理できます。
練習問題 3
問題:
BigQueryの「分散処理」システムの特徴は何ですか？
- A) データを物理的なサーバーに保存する
- B) 単一のサーバーでデータの処理を行う
- C) 数百から数万のワーカーでデータを分散処理し、動的にスケーリングする
- D) クエリの結果をユーザーに直接送信する
正解: C) 数百から数万のワーカーでデータを分散処理し、動的にスケーリングする
解説:
BigQueryの分散処理システムは、数百から数万に及ぶワーカーでデータを分散処理します。BigQueryの分散処理システムにより大規模なクエリに対しても動的にスケーリングが可能であり、高い処理効率を実現します。
まとめ
BigQueryのアーキテクチャは、大規模なデータセットに対する高速な分析、スケーラビリティ、効率的なリソース管理を実現するために設計されています。
BigQueryの特徴は、ビッグデータ分析において重要な要素であり、PDE試験においてもその理解が求められます。
BigQueryは、ビッグデータを扱う企業や開発者にとって、高いパフォーマンスと柔軟なスケーラビリティを提供するツールです。
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