絵で見てわかる OS / ストレージ / ネットワーク 新装版

データベースはこう使っている!
製品に依存しない「原理 / 原則」を理解しよう!

ロングセラー『絵で見てわかる OS / ストレージ / ネットワーク』の新装版です。企業システムにおける OS / ストレージ / ネットワークという重要な IT インフラ技術について、絵 (図) を多用してわかりやすく説明します。次のような幅広い読者の方々に読んでいただける内容となっています。

●データベース管理者経験 1〜5 年目の若手エンジニア
●アプリケーション開発経験 1〜5 年目の若手エンジニア
●OS / ストレージ / ネットワーク管理を初めて行なうエンジニア
●アプリケーションやデータベースが OS / ストレージ / ネットワークをどのように使っているのかを振り返りたい、アプリケーションやデータベース担当のベテランエンジニア

本書の特徴は、データベースにおけるデータの I/O (入出力)、ハードディスクやメモリの役割 / 動作に重点を置き、抽象的な技術概念を可視化している点です。図と解説で難解なインフラ技術を俯瞰でき、実際の業務システム開発や保守運用にも活かせるノウハウも満載です。新装版では、クラウドや仮想化の追補など全体的な内容の最新化を行なっています。
第 1 部〜第 3 部では、できる限り個々の DBMS 製品に依存しない内容を解説。APPENDIX では、解説した内容が Oracle データベースの場合はどのようになるのか、ポイントになる部分を取り上げます。

【本書の構成】
■第 1 部 OS--プロセス / メモリの制御からパフォーマンス情報の見方まで
第 1 章 DB サーバーにおける OS の役割
第 2 章 システムの動きがよくわかる超メモリ入門
第 3 章 より深く理解するための上級者向け OS 内部講座
■第 2 部 ストレージーー DBMS から見たストレージ技術の基礎と活用
第 4 章 アーキテクチャから学ぶストレージの基本と使い方
第 5 章 ディスクを考慮した設計とパフォーマンス分析
■第 3 部 ネットワークーー利用する側が知っておくべき通信の知識
第 6 章 ネットワーク基礎の基礎ーー通信の仕組みと待ち行列
第 7 章 システムの性能にも影響するネットワーク通信の仕組みと理論
第 8 章 現場で生かせる性能問題解決とトラブルシューティングの王道
■APPENDIX Oracle データベースは OS / ストレージ / ネットワークをこう使っている

★システム開発における基盤技術の仕組みや全体像が知りたいという方は、同シリーズ『絵で見てわかる IT インフラの仕組み 新装版』がおすすめです。こちらでは、アーキテクチャ、ネットワーク、サーバー、プロセス、要素技術といった IT インフラ技術について解説しています。

『絵で見てわかる OS / ストレージ / ネットワーク 新装版』 (木村 達也、西田 光志、鳥嶋 一孝、田中 彰人、小田 圭二 著、小田 圭二 監修、翔泳社、2019 年 9 月刊) は、企業システムを支える OS、ストレージ、ネットワークという 3 つの基盤技術を、データベースがそれらをどう使っているかという視点から、図を多く使って説明する本です。版元の紹介文は「データベースはこう使っている!」と掲げ、製品に依存しない「原理 / 原則」の理解を狙いに置いています。ロングセラーの旧版の新装版で、クラウドや仮想化の追補を含めて全体の内容を見直したと案内されています。

全 3 部 8 章と付録の構成、メモリの仕組みから性能問題の解決まで

構成は 3 部 8 章に APPENDIX が続きます。第 1 部の OS では、第 1 章「DB サーバーにおける OS の役割」のあと、第 2 章で仮想メモリと物理メモリの関係、スワップとページング、I/O 性能に関わるファイルキャッシュ、ラージページを扱い、第 3 章「より深く理解するための上級者向け OS 内部講座」では、OS が I/O をどう処理するか、セマフォや OS のロック、シグナル、割り込み、性能情報を確認するコマンドまで踏み込みます。第 2 部のストレージは、ディスクのアーキテクチャ、SAN と NAS の違い、RAID、ストレージの仮想化、同期 I/O と非同期 I/O、仮想化基盤やクラウドにおけるストレージ構成を扱う第 4 章と、表とインデックスの物理ディスクを分けるべきかといった設計の判断や耐障害性を扱う第 5 章です。第 3 部のネットワークは、パケットの受け渡しや待ち行列を扱う第 6 章、帯域の制御や負荷分散を扱う第 7 章、「接続できない」というトラブルや WAN の性能を扱う第 8 章「現場で生かせる性能問題解決とトラブルシューティングの王道」で締めくくられます。

データの入出力を軸にする理由と、基盤技術の背景

データベース は、データをメモリに置いて速く返し、ディスクに書いて失われないようにし、ネットワーク越しにアプリケーションへ結果を届けるという、基盤技術の 3 つの層を同時に使うソフトウェアです。応答が遅いときの原因も、問い合わせの書き方だけでなく、メモリ不足によるページング、ディスクの書き込みの待ち、通信の往復の多さのどこにでもあり得ます。書き込み 1 回を確定させる処理を追うだけでも、アプリケーションから システムコール で OS に入出力を頼み、OS のキャッシュとストレージの書き込みの保証を経て結果が返る、という複数の層を通ります。通信の側でも、TCP/IP の確認応答や接続の確立の手順がそのまま応答時間に加わります。本書は第 1 部から第 3 部を個々の製品に依存しない内容として書き、APPENDIX で Oracle データベースの場合の要点を OS、ストレージ、ネットワークの順に取り上げる、と版元は説明しています。

若手のデータベース担当と開発者に向く理由、向かない目的

版元が挙げる読者は、データベース管理者やアプリケーション開発の経験が 1 年目から 5 年目の若手エンジニア、OS やストレージやネットワークの管理を初めて担当するエンジニア、そしてアプリケーションやデータベースが基盤をどう使っているかを振り返りたいベテランです。性能の調査で OS の統計情報やディスクの待ちを読む場面が増えてきた人には、第 3 章や第 5 章、第 8 章のように調査の手順に近い章がそのまま役に立ちます。一方で、第 3 部の副題が「利用する側が知っておくべき通信の知識」であるとおり、ネットワーク機器の設定や経路制御の設計を学びたい人には目的がずれます。新装版の刊行は 2019 年で、目次にクラウドサービスごとの章は無いため、特定のクラウドサービスの設定手順を探している人にも向きません。

基盤の全体像やサーバーの構成から入りたい人には、版元が同じシリーズの『絵で見てわかる IT インフラの仕組み 新装版』を案内しています。データベースを担当していて、遅さや障害の原因を OS、ディスク、通信のどこにあるか切り分けられるようになりたい人にとっては、データの入出力という一本の軸で 3 つの層をまとめて学べる本書が、日々の調査の時間を短くする手がかりになります。