[市場動向]

2023年7月10日(月)日川 佳三（IT Leaders編集部）

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　NECとノーチラス・テクノロジーズが開発した「劔（Tsurugi）」は、高性能サーバー（メニーコア、大容量メモリーなど）に向いたRDBMSである（画面1）。ハードウェアの性能が上がるほどDBMSの性能も高まるという特性を持つ。両者によると、32以上のコア数を持つハードウエアにおいて、トランザクション処理性能が456万TPS（トランザクション毎秒）、応答遅延（レイテンシ）が219ナノ秒を実現した。

画面1：RDBMS「劔（Tsurugi）」のコミュニティサイト画面（出典：NEC、ノーチラス・テクノロジーズ）
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　両社は、従来のデータベース管理システムはバッチ処理中にデータの編集や新規データの追加ができない制限（シングルバージョン、ロック制御、ストレージと並行性制御の癒着による非効率なアーキテクチャ）があることを挙げる。一方、劔は、データベースの分散化を前提としており、ほとんどすべての構成要素（コンポーネント）を従来とは異なる方針で設計・実装している。

　開発にあたっては、限定的な環境での検証ではなく、実運用に耐える管理システムとして実地での検証も実施した。大量のデータを効率的に分析する必要があるユースケースとして、定点観測カメラを用いた人流解析のリアルタイムデータベース処理、時間がかかる業務系のバッチ処理、3D（3次元）モデルを利用した災害対策地理情報システム（GIS）アプリケーション、などで検証し、有効性を確認した。

　開発の背景として、データベースサーバーの構成要素のうち、CPUやメモリーなどのハードウェアは進化を継続している一方で、管理ソフトウェアは依然として旧来のハードウェア環境を前提に設計されていることを挙げている。また、現在のDBMSは海外製が主流で、日本の情報産業の競争力を強化するには国産システムの普及が重要であるとし、こうした中で両社は、NEDO（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）の委託事業として2018年度から劔を開発してきた。

1ノード112コアで約456万TPSと219ナノ秒の応答遅延

　劔は、大きく4つのコンポーネントで構成する（図1）。ジョブスケジューラ、SQL実行エンジン、トランザクションエンジンが連携して分散処理し、データの記録と処理を高速に実行する。

1. アプリケーション基盤（Tateyama）
   Tsurugi内部のサービスのライフサイクルを管理する
2. SQL実行エンジン（Mizugaki）
   SQLから分散処理用の実行計画を生成する
3. トランザクションエンジン（Shirakami）
   一貫性を担保するための並行性制御を高速に行う
4. ログデータストア（Limestone）
   非同期での先行ログ書き込みを並列で行う

図1：劔のソフトウェア構成。ジョブスケジューラ、SQL実行エンジン、トランザクションエンジンが連携して分散処理し、データの記録と処理を高速に実行する（出典：NEC、ノーチラス・テクノロジーズ）
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　性能の検証では、処理性能に関するベンチマークテストを実施した。データベースの性能を測る代表的なベンチマークツールであるYCSB（Yahoo! Cloud Serving Benchmark）を使い、ワークロードの種類はYCSB-A（Read：50%、Update：50%）で検証した。

　ベンチマークの結果、1ノード112コアの環境で、約456万TPSと、219ナノ秒の応答遅延を達成した（表1）。一貫性を担保した実用前提のデータベースとして、32コア以上の環境では世界最速レベルだとしている。

表1：データベース性能ベンチマーク結果。1ノード112コアの環境で、約456万TPSと、219ナノ秒の応答遅延を達成した（出典：NEC、ノーチラス・テクノロジーズ）
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　計測の結果からは、ハードウエアの性能が向上するほどシステムの性能が高まる特性が見られた（図2）。

図2：ハードウエアの性能（コア数）が向上するほどシステムの性能が高まる（出典：NEC、ノーチラス・テクノロジーズ）
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