Table of Contents
目次
- はじめに
- 主なポイント
- PostgreSQL とは
- データベースの監視とは
- データベースの監視が重要な理由
- PostgreSQL 監視の主なメトリクス
- 読み込みクエリスループットと書き込みクエリスループット
- レプリケーションと信頼性
- リソース使用率
- 統計コレクタ
- コンテキストにおける PostgreSQL の監視
- オープンソースの PostgreSQL 監視ツール
- PostgreSQL 監視の次のステップ
- まとめ
はじめに
PostgreSQL は、現在市場で最もよく使われているリレーショナルデータベースの1つであり、15億人以上のユーザが利用しています。そこで本記事では、PostgreSQL の監視について押さえておくべきこと、そして自社のデータ監視を最適化するために PostgreSQL をどのように利用できるかについて見ていきます。
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主なポイント
- PostgreSQL は、NoSQL 機能に対応する、広く使われている多用途なリレーショナルデータベースであることから、データベース管理システムに最適な選択肢となっている。
- PostgreSQL の監視は、パフォーマンスの維持や問題の防止、遅いクエリの特定によるユーザ体験の最適化のために非常に重要である。
- データベースの監視で、高いパフォーマンス、可用性、機能的なアプリケーションインフラが確保される。
- PostgreSQL 監視の主なメトリクスには、クエリスループット、レプリケーションと信頼性、リソース使用率、PostgreSQL の統計コレクタの利用などがある。
PostgreSQL とは
Postgres としても知られる PostgreSQL は、SQL(構造化クエリ言語)を使ってやり取りや操作ができる、フリーでオープンソースの RDBMS(リレーショナルデータベース)ですが、2013年に PostgreSQL 9.3 がリリースされて以降は、JSON データ の保存が可能になりました。このように、Postgres は NoSQL データベースで一般的に見られる特定の機能に対応する SQL データベースとなっています。
PostgreSQL は NoSQL の機能において優れた選択肢であり、その機能によってpostgreSQL は非常に拡張性の高いものになっています。また、インデックスのような多くの機能が API で定められているので、それを基に開発における特定の課題を解決することができます。そして PostgreSQL には複雑なデータ型が一通り備わっているので、新しいデータ型を定めてそれを拡張するための拡張機能を追加することができます。
また、PostgreSQL には、難しいデータベースクラッシュやデータベース障害、その他の問題に対処するための様々なツールが付属していることにも注意が必要です。
PostgreSQL サーバがデータ管理に必要なタスクを完了させるには、SQL プログラミング言語にを詳しく知っておくべきであり、より良い結果を得るには、強力な SQL を書くことができることと、サーバがそれをどのように解釈するかを理解できることが推奨されます。そして Postgres にはデータ型、列、テーブル、配列、リストなどの幅広い機能があります。
多くのユーザーが一度にデータを書き込むようなアプリケーションであれば、RDBMS や PostgreSQL がデータベース管理システムとして適しているかもしれませんが、プロジェクトに可能な限り高速な読み取り操作が必要な場合は、他を探さないといけないかもしれません。
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データベースの監視とは
データベースの監視とは、高いパフォーマンスを維持して停止や速度低下を防ぐために、データベースの稼動状況を追跡することであり、これはデータベース管理システムのパフォーマンスを維持するのに非常に重要です。
データベース監視で、アプリケーション開発者は、クエリが長時間ではなく、数秒または数ミリ秒で解決されるかどうかがわかります。
データベース監視ツールは、UX(ユーザーエクスペリエンス)に悪影響を与える実行速度の遅いクエリを特定することで、このプロセスに対応することができます。
例えば、CPU 負荷が通常より高い場合、tail 経由で警告メッセージを送信し、該当する情報を通知することができます。また、画面左上の tail メールのアイコンをワンクリックするだけで、tail メールを使って PostgreSQL サーバのログやファイルをリアルタイムで監視することもできます。
では、PostgreSQL のパフォーマンスメトリクスを監視するための最適なツールについて詳しく見ていきましょう。
データベースの監視が重要な理由
データベース監視は、アプリケーションインフラが常に利用可能で機能的であることを保証することによって、データベースと関連リソースを可能な限り高いレベルに維持することを目的としています。
つまり、MySQL の監視ソフトウェアおよびツールは、MySQL データベースのさまざまなメトリクスを監視し、データベースが常に健全な状態にあることを保証するようにします。主要なメトリクスの監視に加え、ほとんどのデータベース監視プログラムでは、問題や見直しが必要なことを管理者に通知する警告システムが継続的に提供されます。
常に最新の状態を保つには、少なくとも1日に1回、場合によってはそれ以上、サーバーの状態をチェックする必要があり、リソースの可用性と消費の監視は、サーバーソフトウェアをスムーズかつ効率的に稼動させ続けるのに必要な最も重要な作業のひとつとなります。
監視ソリューションを探すときに、データベースが最高のパフォーマンスと高可用性で実行されていることを確認することに手を抜くべきではありません。これには、スループットの測定と比較、コストのかかるクエリの監視、データベースの変更の追跡、履歴データの取り込みなどが含まれます。
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PostgreSQL 監視の主なメトリクス
アプリケーションのアクセス性と機能性を維持するには、主要なメトリクスとベストプラクティスによる監視のアプローチ方法など、データベースのパフォーマンス監視に何が必要かがわかってないといけません。
メトリクスの追跡は、データベースがハイエンドのクエリに対応できるように拡張できることを保証するのに、PostgreSQL を監視する上で重要な部分となります。
では、PostgreSQL の統計コレクタを通じてアクセスできる、PostgreSQL 環境で監視できる重要なメトリクスについていくつか見てみましょう。
読み取りクエリのスループットと書き込みクエリのスループット
- 読み取りクエリスループットと書き込みクエリスループットは、データベースのパフォーマンス監視に使われます。
- 読み取りクエリのスループットは、アプリケーションがデータベースからデータにアクセスできることを保証する監視メトリクスです。
- 対する書き込みクエリスループットは、Postgres データベースへのデータの書き込みと更新がどれだけ効率的に行えるかを示す監視メトリクスです。
アプリケーションがデータベースからデータを確実に読み込めるようにするには、PostgreSQL でデータをどれだけ効率的に書き込み、更新できるか、また、読み込みと更新のパフォーマンスを監視しないといけません。
1秒あたりに実行されるクエリの数に基づいてデータベースのスループットを監視し、最もよく使われるクエリのスループットを監視することができます。また、データベース内の各イベントにかかる平均マイクロ秒を確認し、1 秒間に実行される各クエリのデータベーススループットの合計を監視することもできます。
レプリケーションと信頼性
データベースが常に更新されている場合は、リーダーアプリケーションインスタンスのレプリケーション遅延を監視して、古いデータが提供されないようにすることができます。また、複数行データベースやテーブル間データベースなど、多数のレプリケーションを行うデータベースをホストしている場合は、レプリケーションインターフェースでレプリケーション遅延を監視できます。
その他のオプションとしては、読み取りクエリーを提供するスタンバイサーバーやレプリケーションサーバーがあります。
データは常に更新されるため、リーダーアプリケーションの場合でもレプリケーションの遅延を監視することができます。そしてクエリを提供するレプリケーションサーバが古いデータを受信しないように、常に更新する必要があるかもしれません。
パフォーマンスをあまり犠牲にすることなくデータの完全性を維持するには、PostgreSQL は更新を記録してそれをハードディスクに転送しないといけません。これにより、プライマリソースインスタンスに障害が発生した場合のデータの安全性と、プライマリやマスタにエラーが発生した場合のデータの信頼性が保証されます。
リソース使用率
これは、CPU の使用率や、接続、共有バッファの使用率、ディスクの使用率などのリソースの使用率を継続的に監視したい場合に非常に便利です。
このパフォーマンス監視のメトリクスは、さまざまなデータベースパフォーマンスを視覚化する機能が備わっており、インフラストラクチャ監視モジュールと組み合わせて使うことで、データベース全体のリアルタイムでのパフォーマンスメトリクスとデータベース内のリソースの可用性を表示できます。
統計コレクタ
PostgreSQL の CREATE-STATISTICS コマンドを使って、関連する列の追加統計情報を集めるようにサーバに指示する高度な統計情報オブジェクトを作成することができます。
必要なデータを集めるように PostgreSQL の統計コレクタを設定したら、他のアクティビティと同じようにアクティビティの統計情報を照会できます。
PostgreSQL のビルトイン統計情報コレクタはほとんどのメトリクスを集約してくれるので、データベースの可視性を上げるには、事前に定められた統計ビューをクエリする必要があります。そして長期クエリなどの PostgreSQL データベースの概要ダッシュボードが表示されます。
コンテキストで PostgreSQL を監視する
データベース監視で効率的なコード管理ができるようになり、他にはないPostgreSQL を監視することができます。
これで、システム内の他のシステムのコンテキストでデータベースとそのデータのパフォーマンスを監視することによって、PostgreSQL サーバーの信頼性と可用性を検証することができます。
オープンソースの PostgreSQL 監視ツール
ここでは、データベース管理だけでなく、PostgreSQL データベースの監視にも汎用的に使うことができるツールについて見ていきます。PostgreSQL 監視ツールは SQL クエリを報告し、SQLクエリログの形でリアルタイムに報告するのに使われます。
このカテゴリのツールには、EDB PostgreSQL Enterprise Manager、Datadog、Zabbix などがあり、Zabbix は汎用の監視とチャートを組み合わせたもので、Datadog は主要なインフラ監視ツールから始まり、汎用のツールに拡張したものです。
本番環境で PostgreSQL を使っている場合、より強固な監視プラットフォームを使うことで、メトリクスを自動収集してそれをリアルタイムで可視化し、潜在的な問題を警告することができます。
監視ツールは、バックアップ、テーブル、オブジェクトを管理し、パフォーマンスを最適化するためにデータベースの最適化を支援できるべきですが、データベースの完全な監視を行う最良の方法の1つとして、PostgreSQL - SolarWinds の使用が挙げられます。
SolarWinds Database Performance Analyzer は、MySQL、PostgreSQL、その他の SQL サーバーなどのほとんどの主要なデータベースで使え、PostgreSQL 以外にも、Oracle などの広く使われている多くのデータベース管理ツールに対応しています。
SolarWinds についてもっと知りたい方は、こちらの記事(英語)をご覧ください。また、SolarWinds の代替製品については、こちらの記事(英語)をご参照ください。
PostgreSQL の監視の次のステップ
PostgreSQL に必要なメトリクスを監視するツールを見つけるのは本当に難しく、多くの場合はスクリプト処理が必要です。そして大体は、そのようなメトリクスは PostgreSQL サーバで何か問題が発生していることを示す先行指標か、リソースを消費する非効率的なクエリを示す指標のいずれかになります。
必要なメトリクスを集める一番いい方法として、標準的な PostgreSQL ツールでラップされたスクリプトを使い、その結果をモニタリング用に渡すというのがあります。
まとめ
結論として、PostgreSQLの監視は、高性能で信頼性の高いデータベースシステムを維持するのに不可欠です。汎用的な機能と NoSQL 機能のサポートにより、PostgreSQL には開発における様々な課題に対する効果的なソリューションがあり、主なメトリクスを監視して、統計コレクタのようなツールを活用することで、最適なパフォーマンスとシームレスな UX(ユーザエクスペリエンス)が保証されます。また、EDB PostgreSQL Enterprise Manager、Datadog、Zabbix、SolarWinds Database Performance Analyzer などのツールで、監視機能は強化され、PostgreSQL データベースは最適化されます。効果的な監視は、PostgreSQL に依存するアプリケーションのパフォーマンス、信頼性、および全体的な効率の向上につながるのです。
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