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Amazon S3の結果整合性と読み取り一貫性

今日の目標

Amazon S3の読み取り一貫性と結果整合性を理解する。

読み取り一貫性

AmazonS3の特性を理解するために、読み取り一貫性について理解する必要があります。

読み取り一貫性はデータベースのトランザクション管理を行う際に、トランザクション分離レベルで出てくるキーワードです。
・あるトランザクションがデータを変更中の時、ほかのトランザクションからは変更される前のデータを参照します。
・ほかのトランザクションからは変更前の確定されたデータを参照します。
・あるユーザAが値をUPDATEしたとき、ユーザBがそのデータを参照すると、戻ってくる値はUPDATE前の値となります。
・あるトランザクションで変更した確定前のデータをほかのトランザクションから参照することはできません。

結果整合性

AmazonS3の特性を理解するために、結果整合性も理解する必要があります。結果整合性は、クラウド環境でのストレージの考え方として最近語られるようになりました。

ひと言でいうならば、「更新はそのうち反映される」です。AmazonS3は分散されたインターネットストレージですので、一つのファイルをアップロードすると順次分散用のコピーが始まります。これにより障害時にファイルが消える確率を最小化することができます。

一方で、複数ユーザが同じファイルをアップロードや更新した場合はどうなるでしょうか。衝突(コンフリクト)しそうですよね。
結果整合性では、最後に更新した処理が終わると、時間経たば必ず全てのストレージに最新情報が反映されます。そのうち反映されるというのはかなり割り切った使い方ですが、常に最新を表示する必要がないデータを扱う用途にはピッタリです。例えば、Twitterのつぶやきはそのうち反映されればいいですよね。

Amazon S3の動作例 1

あるオブジェクトについて順次操作した場合の動作例です。

image.png

R1 (読み取り 1) と R2 (読み取り 2) の開始前に W1 (書き込み 1) と W2 (書き込み 2) が完了しています。整合性のある読み込みの場合、R1 と R2 の両方が color = ruby を返します。結果整合性のある読み込みの場合、経過時間により、R1 と R2 は color = red または color = ruby を返すことがあります。

Amazon S3の動作例2

image.png

R1 の開始前に、W2 は完了していません。このため、整合性のある読み込みと結果的に整合性のある読み込みのどちらの場合にも、R1 は color = ruby または color = garnet を返す可能性があります。また、経過時間によっては、結果的に整合性のある読み込みが結果を返さないこともあります。

整合性のある読み込みの場合、R2 は color = garnet を返します。結果整合性のある読み込みの場合、経過時間により、R2 は color = ruby または color = garnet を返すことがあります。

Amazon S3の動作例3

image.png

クライアント 2 は Amazon S3 が W1 の成功を返す前に W2 を実行するため、最終的な値の結果は不明です (color = garnet または color = brick)。それ以降の読み込み (整合性のある読み込みまたは結果的に整合性のある読み込み) ではどちらかの値を返す可能性があります。また、経過時間によっては、結果的に整合性のある読み込みが結果を返さないこともあります。

なお、どのような読み書きをしたとしても、アトミック性がありますので、部分的なデータが取れることはありません。

まとめ

Amazon S3は、パソコンのファイルシステムやデータベースと同じようにロックやトランザクション処理は行われないことをなんとなく感じて頂けたと思います。

AmazonS3は長期保存を目的としたインターネットストレージです。

ありがとうございました!

keitah
インフラエンジニアとして勤務しています。 AWS SAA取得 LPIC: Level.1 Cisco:CCNA
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