はじめに

はじめまして。 NTTデータデザイン＆テクノロジーコンサルティング事業本部デジタルテクノロジー＆データマネジメントユニットの @nttd-nagano です。

Informatica（インフォマティカ）（※1）のクラウドデータマネジメントプラットフォームとして、「Intelligent Data Management Cloud」（※2。以下IDMCと記載）というものがあります。

今回は、そのIDMCのデータ取り込みサービス「 Mass Ingestion 」（※3）の機能「SuperPipe」を使って、SQL Serverからクラウドデータウェアハウス（※4）Snowflake にリアルタイムで増分ロード（※6）してみたので、ご報告します。

※. 余談ですが、弊社はSnowflakeも取り扱っており、「Snowflake Data Superheroes」（※7）が在籍しているほか、多数の受賞歴がございます。

※1. Informatica（インフォマティカ）

Informaticaは1993年に米国カリフォルニア州で設立され、2004年に日本法人を設立したデータマネジメント市場のパイオニア。Fortune100のうち86社を含む、100ヶ国以上の5000を超える企業がInformaticaのソリューションを採用しており、同社のクラウドは月間86兆件ものトランザクションを処理している。

※2. Intelligent Data Management Cloud

略称はIDMC。旧称はIICS。クラウドデータマネジメントプラットフォーム。以下IDMCと記載する。

※3. Mass Ingestion

略称はCMI。データベースやSnowflakeなどのクラウドデータウェアハウス（※4）などへのデータ取り込みサービス。取り込み元は、データベースはもちろん、SAPやSalesforceなどのアプリケーション、ファイル、ストリーミングソースにも対応している。以下では省略せずにMass ingestionと記載する。

※4. クラウドデータウェアハウス

Snowflakeは当初同社のサービスを「クラウドデータウェアハウス」と位置づけていたが、その後、機能追加や適用範囲の拡大を踏まえて、現在は「データクラウド」と位置づけている。ここでは分かりやすさの観点から、当初の「クラウドデータウェアハウス」という表現を使用している。「クラウドデータウェアハウス」とは、クラウド版の「データウェアハウス」（※4）を指す。

※5. データウェアハウス

Data Warehouse、DWHとも表記される。「ウェアハウス」とは倉庫を表す英単語。「データウェアハウス」は、データ分析に必要な集計、結合、大量スキャン等の処理に特化したデータベースを指す。

※6. 増分ロード

ここでは「増分ロード」という言葉を、「差分ロード」という言葉と使い分けている。差分ロードの場合、毎回初回の全量連携から変更のあったレコードをロードする処理になる。一方、増分連携の場合、前回の連携から変更のあったレコードをロードする処理になる。

※7. Snowflake Data Superheroes

Snowflake Data Superheroは、Snowflakeが認定するSnowflakeのエキスパート集団。Snowflakeコミュニティーにおいて積極的に発信、情報交換を行い、Snowflake人材育成に貢献した功績が認められた人に与えられる。

ビジネスのアジリティを高めるためにはリアルタイム性のあるデータ活用基盤が重要になってくる

昨今、データドリブン経営を目指し、 日次あるいは数時間ごとに業務システムからデータ分析・活用基盤へデータを取り込んでいる例は多い と思います。

こうした中で、ビジネスのアジリティをさらに高めていくためには、リアルタイム性のあるデータ活用基盤を実現することが重要になってくるのではないでしょうか。

このようなデータ活用基盤を持つことで、様々な変化に迅速に対応し、顧客のニーズを先読みすることなどで、競争力を強化していくことができます。また、鮮度の落ちたデータによる誤った判断を防ぐこともできます。

例
- 小売業におけるリアルタイムのマーケティングキャンペーン
- 製造業における機器トラブルのリアルタイムの予兆検知
- 金融業におけるリアルタイムの不正検出

リアルタイム性のあるデータ活用基盤をSnowflakeを中心として実現する場合の要素技術：継続的ロードとCDC

さて、こうしたリアルタイム性のあるデータ活用基盤を、最近注目されている クラウドデータウェアハウス Snowflake を中心として実現する場合を考えてみましょう。

一般的に、Snowflakeへデータをロードしたい場合、次のいずれかを使うことになります。

COPYコマンドを使用したバルクロード
Snowpipeを使用した継続的ロード
- 以前からある仕組み。
- ステージングファイルが追加されたことを検知してロードする。
- クラウドストレージからの読み込みステップによりネットワーク的な遅延が数分加わる（高レイテンシ）。
- ステージング領域によりストレージコストがかかる。
Snowpipe Streamingを使用した継続的ロード
- 2023年7月に一般提供を開始した仕組み。
- ステージングファイルを必要とせずに、データ行をテーブルに直接書き込む。
- Snowpipeにはあったクラウドストレージからの読み込みステップがないため、遅延が短縮される（低レイテンシ）。
- 高スループット（GB/秒）。
- ストレージコストが不要で低コスト（取り込みの大小によらない）。

このうち「COPYコマンドを使用したバルクロード」は文字通りバルクでのロードを目的としていますので、リアルタイム性は期待できません。そのため、それ以外の「継続的ロード」系を検討することになります。

「継続的ロード」を使う場合、取り込み元がデータベースである場合は、「Change Data Capture」（以下「CDC」と記載します）というソフトウェアデザインパターンと組み合わせると、その利点を活かせると思います。

このデザインパターンの実現方法は様々ですが、たとえば、ほとんどのデータベース管理システムはすべての変更を記録する「トランザクションログ」や類似の仕組みを持っています。「CDC」の実現方法として、この トランザクションログなどをスキャンし、データベースに加えられた変更を捉えるという方法があります。これが、ログベースのCDCです。 その他にも様々な手法があります。

CDCの手法

手法	詳細
ログベース	データベースのすべての変更を記録するログ（トランザクションログなど）を読み取ることによりデータ変更をニアリアルタイムでキャプチャする。後述のInformaticaの実装では、Oracleの場合 REDOログを読み込む、SQL Serverの場合はトランザクションログと CDCテーブルを読み込む。
CDCテーブル	CDCテーブルから直接データ変更をキャプチャする。
クエリベース	CDCの対象カラムを指すWHERE句を使用してキャプチャする。
トリガーベース	テーブルにトリガー（データベースでイベントが発生したときに自動的に実行される特殊なタイプのストアドプロシージャ）を仕掛け、データが変更されたときにトリガーを実行してキャプチャする。

リアルタイム性のあるデータ活用基盤をSnowflakeを中心として実現する方法を検討してみる

では、以上の要素技術（「CDC」および「継続的ロード」）に基づいたリアルタイム性のあるデータ活用基盤の実現方法を考えてみます。次の3点はどうでしょうか。

AWS DMS + SnowpipeでSnowflakeにロードする

まず考えられるのは、CDCを利用できるレプリケーションサービス AWS Database Migration Service（AWS DMS）と Snowpipe を使う方法です。

この方法を使うと、Snowflakeへの継続的な取り込みを実現できますが、継続的ロードの手段がSnowpipeであり、Snowpipe Streaming ではないため、Snowpipe Streamingの場合より遅延（およびコスト）は大きくなります。

なお、本筋から逸れますが、取り込み元はデータベースに限られます。 SAP や Salesforce などのアプリケーションのデータを取り込みたい場合は別の手段になります。

Debezium + Apache Kafka + Snowflake Sink Connector + SnowpipeでSnowflakeにロードする

次に考えられるのは、 CDCのためのオープンソースプラットフォーム Debezium と分散イベントストリーミングプラットフォーム Apache Kafka と Snowflake Sink Connector を通じて Snowpipe を使う方法です。

こちらの方法も、Snowflakeへの継続的な取り込みを実現できますが、同様に継続的ロードの手段がSnowpipeであり、 Snowpipe Streaming ではないため、Snowpipe Streamingの場合より遅延（およびコスト）は大きくなります。

また、Debeziumの環境とKafkaの環境を構築するための手間が必要になります（これは環境を自分たちの手でコントロールできることと表裏一体ですが）。

なお、再び本筋から逸れますが、こちらも取り込み元はデータベースに限られます。 SAP や Salesforce などのアプリケーションのデータを取り込みたい場合は別の手段になります。

Debezium + Apache Kafka + Snowflake Connector for Kafka + Snowpipe StreamingでSnowflakeにロードする

次に考えられるのは、 Debezium と Apache Kafka と Snowflake Connector for Kafka を通じて Snowpipe Streaming を使う方法です。

この方法は前述の2例とは異なり、継続的ロードの手段がSnowpipe Streamingであるため、低遅延（および低コスト）でロードできます。

ただし、同様にDebeziumの環境とKafkaの環境を構築するための手間が必要になります（これは環境を自分たちの手でコントロールできることと表裏一体ですが）。

ここまでのまとめ

ここまでの検討結果を整理すると、次のようになります。

Snowpipe 系を使う場合、 Snowpipe Streaming を使う場合より遅延が大きくなる。
リアルタイム性を重視するなら、できればSnowpipe Streamingを使いたい。また、そうすればコスト削減も期待できる。
Debezium + Apache Kafka 系の場合、Snowpipeだけでなく、Snowpipe Streamingを使う環境を構築することもできる。
ただし、環境を構築するための手間が必要になる（これは環境を自分たちの手でコントロールできることと表裏一体）。
（本題ではないが）上記はすべて取り込み元がデータベースに限られる。
そのため、 SAP や Salesforce などのアプリケーションのデータを取り込みたい場合は別の手段を用意する必要があり、データベースからの取り込みと統合的に運用できない。

これらの課題に対して、 この記事では、Informaticaのクラウドの「 Mass Ingestion 」（※3）の「SuperPipe」をご紹介します。

後述する通り、 「SuperPipe」を使えば、GUIをポチポチ操作するだけで、CDCとSnowpipe Streamingを使ったリアルタイム性のある継続的ロードを実現できます。

また、 SAPやSalesforceなどのアプリケーションのデータの取り込みにも利用でき、さらにアプリケーションのデータの取り込みでも Snowpipe Streamingでの継続的ロードに対応しています。

なお、言うまでもないことですが、この「SuperPipe」を含め、どんな条件・状況にも効くようなソリューションというのはありません。実際上は個別の条件・状況に合わせたソリューションを選択することになります。

データ取り込みサービス「Mass Ingestion」とは

さて、Informaticaのクラウドサービス「IDMC」には、データ統合サービスとして「 Cloud Data Integration 」（※8）がありますが、それとは別に、 大量のデータを取り込むことに特化したデータ取り込みサービス「Mass Ingestion」（※3）もあります。

※8. Cloud Data Integration

略称はCDI。データ統合サービス。ETL処理（※9）やELT処理（※10）を担う。以下CDIと記載。

※9. ETL処理

データベースなどに蓄積されたデータから必要なものを抽出（Extract）し、目的に応じて変換（Transform）し、データを必要とするシステムに格納（Load）すること。

※10. ELT処理

ETL処理（※9）と対比して使われることが多い言葉。データ統合処理の順序を従来型のE→T→Lの順ではなく、E→L→Tの順でおこなう。近年ではDBMSの性能が爆発的に向上したことから、その性能を有効活用するために使われる手法｡

この「Mass Ingestion」を使えば、大量のデータを各種データベースやSnowflakeなどに簡単に取り込むことができます。

Mass Ingestionの取り込み元は次の4種です（※11）。

※11. 取り込み元について

CDCに対応している取り込み元と、対応していない取り込み元があります。

データベース
- 機能名はMass Ingestion Databases。
- 一部の取り込み元はCDCに対応。
- 具体的な取り込み元（抜粋）
  - Oracle
  - PostgreSQL（Amazon RDS for PostgreSQL、Microsoft Azure Database for PostgreSQLを含む）
  - Microsoft SQL ServerSQL
  - Microsoft Azure SQL Database
SaaSアプリケーションおよびオンプレミスアプリケーション
- 機能名はMass Ingestion Applications。
- 具体的な取り込み元（抜粋）
  - Salesforce
    ※. 余談ですが弊社はSalesforceも取り扱っており、多数の受賞歴がございます。
  - Salesforce Marketing Cloud
  - SAP S4/HANA
  - ServiceNow
ファイル
- 機能名はMass Ingestion Files。
- 具体的な取り込み元（抜粋）
  - FTP/SFTP
  - Amazon S3
  - Microsoft Azure Blob Storage
ストリーミングソース
- 機能名はMass Ingestion Streaming。
- 具体的な取り込み元（抜粋）
  - Apache Kafka
  - Amazon Kinesis Data Streams
  - AMQP
  - MQTT

Mass Ingestionの取り込み先は次の通りです（※12）。

※12. 取り込み先について

後述のSuperPipeに対応している取り込み先はもちろんSnowflakeのみです。

共通
- 具体的な取り込み先（抜粋）
  - Oracle（Mass Ingestion Databases、Applicationsのみ対応）
  - Microsoft SQL Server（Mass Ingestion Databases、Applicationsのみ対応）
  - Snowflake
    ※. 余談ですが弊社はSnowflakeも取り扱っており多数の受賞歴がございます。
  - Databricks
    ※. 余談ですが弊社はDatabricksも取り扱っており多数の受賞歴がございます。
  - Amazon Redshift
  - Microsoft Azure Synapse Analytics
  - Google BigQuery
  - Amazon S3
  - Microsoft Azure Data Lake Storage
  - Kafka（Mass Ingestion Streamingのみ対応）
  - Amazon Kinesis Data Firehose（Mass Ingestion Streamingのみ対応）
  - Microsoft Azure Event Hubs（Mass Ingestion Streamingのみ対応）

「Mass Ingestion」の「SuperPipe」とは

さて、昨年2023年12月、このうち、 「Mass Ingestion Databases」と「Mass Ingestion Applications」が前述の Snowpipe Streaming に対応しました。

Informaticaはこれに 「SuperPipe」という名称をつけてリリースしています。

Informatica Announces General Availability of Superpipe for Snowflake with Up to 3.5x Faster Data Integration and Replication | Informatica

この「SuperPipe」を使えば、GUIをポチポチ操作するだけで、Snowpipe Streamingでのリアルタイム性のある継続的ロードを実現できます。

参考：「SuperPipe」のための準備方法・実行方法のドキュメント

「SuperPipe」のための準備方法と実行方法は、次の公式ドキュメントに記載されています。

今回の取り込み元であるSQL Server接続（※13）の設定値の詳細は、公式ドキュメント「Microsoft SQL Serverコネクタ」をご覧ください。その他の取り込み元の設定方法も隣接部にあります。
取り込み先であるSnowflake接続（※13）の設定値の詳細は、公式ドキュメント「Snowflake Data Cloud Connector」をご覧ください。
なお、SuperPipeを使う場合は「Authentication」欄の設定値を「Standard」ではなく、「KeyPair」にする必要があります。秘密鍵と公開鍵の生成方法は、公式ドキュメント「Snowflake Data Cloud Connector」をご覧ください。
データベース取り込みタスクの作成方法の詳細は、公式ドキュメント「Mass Ingestion Databases」をご覧ください。

※13. 接続

認証情報などを管理するIDMC上の定義体。

実際に「SuperPipe」を使ってみる

では、実際に「SuperPipe」を使ってみます。今回の取り込み元はSQL Serverとします。

なお、ここではAmazon RDS for SQL Serverを使っていますが、オンプレミスのSQL Serverの場合も同一の手順で実現できます。

手順は次の通りです。

CDCが有効になっているかを確認する。
SQL Serverにテーブルを作成する。
作成したテーブルにデータを投入する。今回は下図のようなダミーデータを10000件投入しました。
IDMCにログインする。
「マイサービス」ダイアログにて「管理者」（Administrator）をクリックする。
サイドバーの「接続」をクリックする。
「新しい接続」ボタンをクリックする。
取り込み元として下図のようなSQL Server接続を作成する。
「新しい接続」ボタンをクリックする。
取り込み先として下図のようなSnowflake接続を作成する。
左上の「＞」部をクリックする。
「マイサービス」ダイアログにて「一括取り込み」（Mass Ingestion）をクリックする。
「データベース取り込みタスク」をクリックする。
「名前」欄に任意の名称を入力する。（例：「dbmi_sqlserver_snowflake_cdc_streaming」）
「ランタイム環境」欄にてSecure Agentをインストール済みの環境を選択する。
「ロードタイプ」欄にて「初期ロードと増分ロード」を選択する。
「次へ」ボタンをクリックする。
「ソース」パートの「接続」欄にて、取り込み元であるSQL Server接続を選択する。
「ソース」パートの「スキーマ」欄にて取り込み元とするスキーマを選択する。
「データキャプチャメソッドの変更」パートの「CDCメソッド」欄にて「ログベース」を選択する。
「テーブルの選択」パートの「ルール」パートに「テーブルルール」欄の設定値が「含む」で条件欄の設定値が「*」の行があることを確認する（必要に応じて変更する）。
「テーブルの選択」パートの更新アイコンをクリックして、「影響を受けるテーブル」欄に対象テーブル数を表示させる。
「テーブルの選択」パートの「テーブルビュー」パートに対象テーブルが表示されていることを確認する。
「テーブルの選択」パートの「テーブルビュー」パートの「CDCスクリプト」欄にて「すべてのカラムのCDCを有効化」が選択されていることを確認する（必要に応じて変更する）。
「テーブルの選択」パートの「テーブルビュー」パートの「CDCスクリプト」欄の右の「実行」ボタンをクリックする。
「CDCスクリプトは正常に完了しました。」と表示されることを確認する。
「次へ」ボタンをクリックする。
「ターゲット」パートの「接続」欄にて、取り込み先であるSnowflake接続を選択する。
「ターゲット」パートの「スキーマ」欄にて取り込み先とするスキーマを選択する。
「ターゲット」パートの「適用モード」欄にて「標準」を選択する（1回の適用サイクルの間の変更を累積し、それをターゲットに適用する前により少ないSQL文になるようにそれらをインテリジェントにマージするという設定値です）。
「詳細」パートの「SuperPipe」欄を有効にする。
「詳細」パートの「マージ頻度」欄に「300」と入力する。これは300秒＝5分を示す（Superpipeの場合、変更データ行がマージされターゲットテーブルに適用される頻度を秒単位で設定できます。有効な値は300～604800）。
「次へ」ボタンをクリックする。
「保存」ボタンをクリックする。
「デプロイ」ボタンをクリックする。
サイドバーの「マイジョブ」をクリックする。
デプロイしたデータ取り込みタスクを探し、右端の「…」をクリックし、ドロップダウンリストにて「実行」をクリックする。
デプロイしたデータ取り込みタスクをクリックする。
「概要」パートにて、データ取り込みタスクの最初の実行の結果（読み取られたレコード数、書き込まれたレコード数などの情報）を確認する。
動作確認のため、取り込み元テーブルのレコードを更新してみる。
「概要」パートにて、タスクの実行の結果を確認する（更新レコード数などの情報）。
再度、動作確認のため、取り込み元テーブルのレコードを更新してみる。
「概要」パートにて、タスクの実行の結果を確認する（更新レコード数などの情報）。
最後に、Snowpipeではなく、Snowpipe Streamingを使っていることを確認するために、Snowflakeにログインし、 ACCOUNT_USAGE スキーマのSNOWPIPE_STREAMING_CLIENT_HISTORY ビューをSELECTしてみる。

以上で実際に「SuperPipe」を使ってみることができました。

そして確かにSnowpipe Streamingを使ってロードされたようですね！

参考：Mass Ingestionのソース/ターゲットの対応バージョン・組み合わせ、CDCの可否などの詳細

ソース/ターゲットの対応バージョン・組み合わせなど
- FAQ: What are the supported sources and targets for IICS Cloud Mass Ingestion service?
各データベースごとのCDCの可否、可能な場合そのメカニズムなど
- 公式ドキュメント一括取り込みデータベースソース - 準備と使用

おわりに

以上、「Informaticaのクラウドを使ってSQL ServerからSnowflakeにリアルタイムで増分ロードしてみた」でした。

Snowflakeへのリアルタイム性のあるロードが、ほぼGUIだけで実現できるのは手軽ですね。
必要なテーブルのみを対象にできるのも利便性が高いと思います。

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