インメモリデータベース VoltDBの最新バージョン（v8.3.1）をインストールする（シングル構成）

はじめに

VoltDBは2018年10月時点で最新バージョンがv8.3.1です。
最新版のv8.3.1をシングル構成で構築します。

VoltDB 最新版のリリースノート

v9.0もリリースされていますが、インストール手順はv8.3.xと同じです。

クラスタ構成での構築手順は以下の記事になります。

インメモリデータベース　VoltDBの最新バージョン（v8.3.1）をインストールする（クラスタ構成）

VoltDBとは

VoltDBはインメモリRDBで、PostgreSQLに携わったマイケル・ストーンブレーカーにより設定されています。
NoSQLより高速でありながら、SQLを利用できトランザクションもサポートされています。

最近はあまり話題にならない（？）ですが、「2011年の国民的アイドルグループ選抜総選挙」で利用されたときに話題になりました。
私も購入したのですが、舞台裏は以下の本に書いています（技術的に深い内容ではありませんが）。

過負荷に耐えるWebの作り方 ~国民的アイドルグループ選抜総選挙の舞台裏 (Software Design plus)

興味がある方は以下も参考になるかと思います。

VoltDBを使ってみる
https://qiita.com/ytake/items/4da625997079716404ad
VoltDB(Wikipedia)
https://ja.wikipedia.org/wiki/VoltDB

環境と構築手順の概要

VirtualBox上にCentOS 7.4を1台起動し、VoltDBをシングル構成で構築します。
ローカル環境なので、firewalldとSELinuxは無効化しています。

サーバは以下の1台です。
・192.168.10.171 volt1

構築では以下の順番で実施します。

1. OpenJDKのインストール
2. NTPの設定
3. VoltDBのインストール
4. VoltDB起動
5. テーブルを作成

構築手順

OpenJDKのインストール

OpenJDK 8かOracleJDK 8をインストールします。
今回はOpenJDKをインストールしましたが、OracleJDKが推奨されています。
[2018/10/4追記]
OracleJDKが推奨されていますが、OpenJDKもサポートされています。

# yum install java-1.8.0-openjdk-devel

# java -version
openjdk version "1.8.0_191"
OpenJDK Runtime Environment (build 1.8.0_191-b12)
OpenJDK 64-Bit Server VM (build 25.191-b12, mixed mode)

JAVA_HOMEを設定し、PATHにJavaのパスを追加しています。

# echo "export JAVA_HOME=$(readlink -e $(which java)|sed 's:/bin/java::')" > /etc/profile.d/java.sh
# echo "PATH=\$PATH:\$JAVA_HOME/bin" >> /etc/profile.d/java.sh
# source /etc/profile

NTPの設定

クラスタ構成の場合はVoltDBの各サーバ間での時刻のずれが100ms未満である必要があるため、NTPで同期させます。今回はシングル構成なので省略します。

firewalldの設定

VoltDBがデフォルトで使用するポートの一覧は以下のとおりです。

Client Port: 21212
Admin Port: 21211
Web Interface Port (httpd): 8080
Web Interface Port (with TSL/SSL enabled): 8443
Internal Server Port: 3021
Replication Port: 5555
Zookeeper port: 7181

この内、「Web Interface Port (with TSL/SSL enabled)」と「Replication Port」は使用する場合だけポートを解放すればよいです。
※3021, 5555, 7181はシングル構成では不要かもしれません。

firewall-cmd --add-port=21212/tcp --permanent
firewall-cmd --add-port=21211/tcp --permanent
firewall-cmd --add-port=8080/tcp --permanent
firewall-cmd --add-port=3021/tcp --permanent
firewall-cmd --add-port=5555/tcp --permanent
firewall-cmd --add-port=7181/tcp --permanent
firewall-cmd --add-port=123/udp --permanent
firewall-cmd --add-port=22/tcp --permanent
firewall-cmd --reload

以下のコマンドで設定を確認します。

firewall-cmd --list-ports --zone=public
21212/tcp 21211/tcp 8080/tcp 3021/tcp 5555/tcp 7181/tcp 22/tcp

VoltDBのインストール

VoltDBのモジュールは以下の公式サイトから「COMMUNITY EDITION」をダウンロードします。
一部使用できない機能もありますが、プロダクション環境でも十分な機能が網羅されている（と思います）。

まず、voltdb-community-8.3.1.tar.gzを/opt以下に展開し、シンボリックリンクを作成します。

# tar xvzf voltdb-community-8.3.1.tar.gz -C /opt/
# ln -s /opt/voltdb-community-8.3.1/ /opt/voltdb

VoltDBでは透過的なHugePages（Transparent HugePage）を無効化する必要があります。これを実行しないとVoltDBが起動しません。
これだとOS起動後に毎回実行しないといけない。

# echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
# echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag

OS起動時に自動実行するにはrc.localを編集します。
/etc/rc.localに以下を追記します。（CentOS 7.4の場合）

if test -f /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled; then
   echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
fi
if test -f /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag; then
   echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
fi

また、rc.localに実行権限も付与してください。

# chmod u+x /etc/rc.d/rc.local

最後にOSを再起動し、以下のコマンドを実行して両方ともneverになっていることを確認します。

# cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
always madvise [never]
# cat /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
always madvise [never]

今回使用するサーバ1台をhostsに入れます。

vi /etc/hosts

「/etc/hosts」に追加する内容は以下のとおりです。

192.168.10.171	volt1

次に「/opt/voltdb/bin」をパスに追加します。

vi /etc/profile.d/voltdb.sh

追加する内容は以下のとおりです。

export PATH="$PATH:/opt/voltdb/bin"

すぐに反映させるため、以下のコマンドを入力します。

source /etc/profile

スキーマ・プロシージャの作成

テーブルやプロシージャは、インストール後に作成することもできるので、必ずしもインストール前に準備する必要はありません。

voltdbユーザの作成

VoltDBの操作はvoltdbユーザを使用しますので、まずはユーザを作成します。

# useradd -s /bin/bash -m voltdb -p voltdb
# chown -R voltdb:voltdb /opt/voltdb-community-8.3.1/

以降の操作はvoltdbユーザを使用して実行します。

VoltDBの初期化と起動

標準設定でVoltDBを初期化します。
※-fをつけると強制的に初期化します。今回は初回なので必要ないですが既に初期化済みの場合は-fをつけます。

# cd /opt/voltdb
# voltdb init -D /opt/voltdb -f

VoltDBを起動します。

# cd /opt/voltdb
# voltdb start -D /opt/voltdb -B

起動時のオプションは以下のとおりです。今回はシングル構成なので、-Hと-cは省略できます。

-D：　VoltDBのルートディレクトリ（init時と同じディレクトリを指定）
-H：　接続先のクラスタのサーバ
-c：　クラスタ中のサーバ台数
-B：　バックグラウンドで実行

VoltDBのWeb画面を開く

VoltDBでは標準でSQLを実行したり、パフォーマンスを見ることができるWebアプリケーションが起動します。
各サーバで実行されており、8080ポートでアクセスできます。

画面は以下のようになります。

テーブルを作成する

VoltDBのコンソール（sqlcmd）から、テスト用のテーブルを作成します。

$ sqlcmd
1> CREATE TABLE TEST_A (
  2>    ID varchar(50) NOT NULL,
  3>    DATA smallint,
  4>    PRIMARY KEY (ID)
  5> );
Command succeeded.
6> PARTITION TABLE TEST_A ON COLUMN ID;
Command succeeded.

クライアントプログラムを実行する

先ほど作成したテーブルへアクセスするクライアントプログラムを作成します。

package sample;

import java.io.IOException;

import org.voltdb.VoltTable;
import org.voltdb.VoltType;
import org.voltdb.client.Client;
import org.voltdb.client.ClientFactory;
import org.voltdb.client.ClientResponse;
import org.voltdb.client.NoConnectionsException;
import org.voltdb.client.ProcCallException;

public class SingleTest {

	public static void main(String[] args) throws NoConnectionsException, IOException, ProcCallException {
		Client client = ClientFactory.createClient();
		client.createConnection("volt1");

		String msgId = "test1";
    	VoltTable[] results;
    	ClientResponse res;

    	res = client.callProcedure("TEST_A.insert", msgId, 1);

    	if (res.getStatus() == ClientResponse.SUCCESS) {
    		System.out.println("Insertに成功");
    	}

    	res = client.callProcedure("TEST_A.select", msgId);
    	results = res.getResults();

    	while (results[0].advanceRow()) {
    		Short value = (Short) results[0].get(1, VoltType.SMALLINT);
    		System.out.println("value = " + value);
    	}
	}
}

以下でVoltDBのサーバへ接続しています。

		Client client = ClientFactory.createClient();
		client.createConnection("volt1");

VoltDBでDMLを実行する場合はストアドプロシージャを呼び出します。
テーブルを作成すると、insert, select, update, deleteのデフォルトストアドプロシージャが自動生成されます。
以下は、insertとselectのデフォルトストアドプロシージャの実行例です。

    	res = client.callProcedure("TEST_A.insert", msgId, 1);

    	res = client.callProcedure("TEST_A.select", msgId);

自動で生成されたデフォルトストアドプロシージャは以下で確認できます。

$ sqlcmd
> list procedures;

～省略～
--- User Procedures ------------------------------------------
TEST_A.delete                   varchar
TEST_A.insert                   varchar, smallint
TEST_A.select                   varchar
TEST_A.update                   varchar, smallint, varchar
TEST_A.upsert                   varchar, smallint