[D26] データハブとしてのPostgreSQL～9.3で進化した外部テーブル～ by Shigeru Hanada

データハブとしてのPostgreSQL
～9.3で進化した外部テーブル～

db tech showcase Tokyo 2013
2013-11-01
株式会社メトロシステムズ
花田　茂
© 2013 Metro Systems.

自己紹介(1)

氏名
花田　茂（はなだ　しげる）

所属
株式会社メトロシステムズ

メール
hanada@metrosystems.co.jp

ブログ
http://d.hatena.ne.jp/s87/

Twitter
@s87
2


自己紹介(2)

経歴
1999年

メトロシステムズに入社、Oracleでシステム開発

2003年

PostgreSQLの運用ツール開発やコンサルティング

2010年

PostgreSQL本体開発に参加

2012年

カナダで開催されたPostgreSQL開発者会議に参加

2013年

OSS-DB Silver/Gold取得

現在

ドキュメント翻訳や日本語MLなどでも活動中

3


アジェンダ

外部テーブルとは？
外部テーブルの進化
外部テーブルを使ったデータ統合
外部データラッパの紹介
外部データラッパの作り方

4


外部テーブルとは？

PostgreSQLの外部にあるデータに通常のテーブルと同様
にSQL文でアクセスできる特殊なテーブルです。
（ビューに近い？）
SQL規格での名前は「FOREIGN TABLE」

外部テーブルを作成するには、外部データの種類に応じ
た「外部データラッパ」（FDW：Foreign Data Wrapper）
が必要です。
SQL

PostgreSQLサーバ
外部
テーブル
テーブル

PostgreSQL
クライアント

検索
結果

外部
データ
データ
ファイル
ラッパ

外部
データ

5


そもそも外部データって？

PostgreSQLからアクセスできるもの全て
OSファイル
CSVファイル、JSONファイル、ログファイル、Etc.

リレーショナルデータベース
PostgreSQL、Oracle、MySQL、SQLite3、Etc.

NoSQLデータベース
Hadoop、Redis、Mongo、Neo4J、Etc.

Webサービス
twitter、RESTアプリケーション、Etc.

その他
Amazon S3、コマンド実行結果、Etc.
6


外部テーブルの進化(1)

8.4（2009年）
SQL/MED基盤
外部データラッパ関連オブジェクトサポート
外部データラッパ、サーバ、ユーザマッピング

外部データの検索は未実装
dblinkやplproxyなどの外部モジュール用に管理情報のコンテナ
を提供
postgres=> SELECT dblink_connect('con', 'host=foo,dbname=bar');
...
postgres=> SELECT * FROM dblink('con', 'SELECT id, name FROM
remote_table WHERE col = ''value'' ORDER BY key') AS t (id int,
name text);
クエリを文字列で渡す
→シンタックスチェックなし

結果の列型定義を
明示する必要がある
7



9.0（2010年）
＊＊＊動きなし＊＊＊

8



9.1（2011年）
外部テーブルサポート（検索のみ）
file_fdwの追加

MySQLでいう
CSVストレージエンジン
のようなもの

COPYコマンドがサポートするフォーマット
（CSV、タブ区切り、独自バイナリ）
のファイルをロード不要で参照可能に！

外部PostgreSQLは（標準では）未対応
外部データの更新は未実装
9



9.2（2012年）
外部テーブルの統計情報取得
外部データの内容に応じた実行計画を生成
【注意】ANALYZEコマンドにテーブル名を明示すること！

複数候補パス（よりよいアクセスパスを選択）
外部データへのアクセス方法が複数ある場合に、最適な方法を
PostgreSQLのプランナが選択

列単位のFDWオプション
外部データの統計情報の取得や
複数候補パスサポートにより、
よりよい実行計画を選択可能に

外部データの更新は未実装
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9.3（2013年）
書き込み可能な外部テーブル
トランザクションコマンドもハンドリング可能

postgres_fdwの追加

外部データが更新可能に！
外部のPostgreSQLのテーブルを
ローカルテーブルと
同様に参照/更新可能

二相コミットは未実装
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9.4（現在開発中）
テーブル継承サポート
外部テーブルを子テーブルとして定義
パーティションキーによるシャーディングが可能に

リモートでの結合や集約
分析系クエリなどで負荷分散や転送量削減
検索
親テーブル

自動的に
結果をマージ

外部
テーブル

外部
テーブル

外部
テーブル

外部
データ

外部
データ

外部
データ

結果

12


外部テーブルのデモ

postgres_fdw
他のPostgreSQLサーバにアクセスできるFDW
9.1で外部テーブルと一緒に提案→却下
9.2でANALYZE対応などと一緒に提案→却下
9.3でようやくcontribに追加
長引いた原因はネーミング？
pgsql_fdw → postgresql_fdw → postgres_fdw

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postgres_fdw(1)

まずはEXTENSIONを作成
自動的にFOREIGN DATA WRAPPERも作成

接続先サーバをSERVERで定義
オプション：host、port、dbnameなどのlibpqオプション

リモートユーザをUSER MAPPINGで定義
オプション：user、password

外部データ構造をFOREIGN TABLEで定義
オプション：table_name

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postgres_fdw(2)

SERVERで定義したデータベースにUSER MAPPINGで定
義したユーザで接続
ローカルユーザとリモートユーザをマッピング
サーバ×ローカルユーザでリモートユーザを切り替え

table_nameオプションで指定したテーブルに対する
SELECT文を生成してクエリを実行
リモートと別の名前で外部テーブルを定義可能

取得した結果をローカルのPostgreSQL内で処理し、クラ
イアントに返却
EXPLAIN VERBOSEでリモートクエリを表示

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postgres_fdw(3)

WHERE句をリモートで評価して転送量削減
MUTABLE/STABLEの演算子/関数
ユーザ定義の演算子/関数

他のテーブルやビューとの結合が可能
同じサーバの外部テーブル同士でも、結合はローカルに持っ
てきてから→大量データの場合は要注意

ORDER BYやLIMIT/OFFSETはローカル評価
頑張ればORDER BYはリモート評価できそうです

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postgres_fdw(4)

見積もりを正確にするには…
クエリ実行時にリモートの見積もりを取得

FOREIGN TABLEかSERVERのオプションで
use_remote_estimateをtrueに設定
クエリ実行時にEXPLAINをリモートで実行し、その見積もりで
ローカルの実行計画を作成

ANALYZEしてローカルに統計情報を保持
テーブル名を明示する必要がある（対象を指定しない場合は外
部テーブルをスキップ）

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postgres_fdw(5)

リモート接続に関する注意点
ローカル接続が続いている限り、リモート接続は保持され
る→リモート側をシャットダウンするとき注意
同じサーバ上の外部テーブルへのクエリは同じ接続で実行
REPEATABLE READまたはSERIALIZABLEの分離レベルを使用

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postgres_fdw(6)

検索だけでなく、更新も可能
INSERT/UPDATE/DELETE

トランザクションも一部サポート
リモートトランザクションをロールバック可能
二相コミットは未サポート

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外部テーブルによるデータ統合(1)

ログデータ
ログをCSV形式で出力し、file_fdwで参照
ログをSQLで検索可能
ウィンドウ関数や集約関数などで統計処理も可能

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別システムのマスタデータ流通
別システムのマスタテーブルを外部テーブルで参照
エクスポート/インポート不要でリアルタイムに変更に追従
9.3の新機能のマテリアライズド・ビューと組み合わせる
と、スナップショット取得も可能

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旧システムデータの活用
旧システムのデータを外部テーブル経由で参照すること
で、データ流通基盤を構築せずにデータ連携が可能
新旧システム間のデータ移行にも利用可能

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簡易EAIサーバとしての利用
複数種類のデータソースをPostgreSQLを経由して一本化
異種データソース間の結合や中間表の作成なども使い慣れ
たSQL文だけで可能
最終結果はCOPYコマンドで簡単にCSV化可能

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サードパーティのFDW(1)

RDBMS
oracle_fdw（Zheng

Yang版）

http://pgxn.org/dist/odbc_fdw/

oracle_fdw（NTT版）
http://interdbconnect.sourceforge.net

mysql_fdw
http://pgxn.org/dist/mysql_fdw/

odbc_fdw
http://pgxn.org/dist/odbc_fdw/

jdbc_fdw
http://pgxn.org/dist/jdbc_fdw/

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その他のデーターベース
couchdb_fdw
http://pgxn.org/dist/couchdb_fdw/

mongo_fdw
http://pgxn.org/dist/mongo_fdw/

redis_fdw
http://pgxn.org/dist/redis_fdw/

ldap_fdw
http://pgxn.org/dist/ldap_fdw/

neo4j_fdw
https://github.com/nuko-yokohama/neo4j_fdw

hadoop_fdw
http://www.bigsql.org/se/hadoopfdw/
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その他
multicorn_fdw
PythonでFDWを実装するフレームワーク
http://pgxn.org/dist/couchdb_fdw/

s3_fdw（Amazon S3）
http://pgxn.org/dist/s3_fdw/

twitter_fdw（Twitter）
http://pgxn.org/dist/twitter_fdw/

www_fdw（REST）
https://github.com/cyga/www_fdw

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外部データラッパの作り方

C言語関数
FDW API（コールバック関数）を実装し、それらの関数ポ
インタを持った構造体を返すハンドラ関数を実装
検索のみのサポートならば、７個の関数を実装すればOK！

SQL関数
ハンドラ関数のSQLラッパ関数を実装
オプションを検査するバリデータ関数を実装（必要に応

じて）

EXTENSION
全体をEXTENSIONとしてパッケージ

詳細は
http://www.postgresql.org/docs/9.3/static/fdwhandler.html

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FDW API(1)

検索系
プランナ
GetForeignRelSize
テーブルサイズを見積もる

GetForeignPaths
アクセスパスを（最低一つ）生成する
ソートキーの異なるパスなどを複数生成できる
プランナが自動的に最適なパスを選択してくれる

GetForeignPlan
プランナが決定したアクセスパスに沿ったForeignScanプランノー
ドを生成する
FDW独自の情報をGetForeignPathsから受け取れる

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FDW API(2)

検索系
エグゼキュータ
BeginForeignScan
スキャン開始時に一度だけ呼ばれる

IterateForeignScan
上位ノードが１行必要としたときに呼ばれる
HeapTuple（行データの内部表現）を生成して返す

ReScanForeignScan
スキャン位置を先頭に戻してほしいときに呼ばれる
NestedLoopのインナー側の場合など
スキャン結果を捨ててしまった場合は、リモートから再取得する

EndForeignScan（検索終了）
スキャン終了時に呼ばれる
クリーンアップなど
クエリがエラー終了すると呼ばれないので要注意

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FDW API(3)

検索用EXPLAIN
ExplainForeignScan
検索クエリのEXPLAINで呼ばれる
ForeignScanノードに表示する情報を追加する

VERBOSEモードのon/off判定も可能
ANALYZE
AnalyzeForeignTable
ANALYZE可否を判断し、可能ならばサンプル収集関数を返す

AcquireSampleRows
リモートデータからサンプル行を取得する

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FDW API(4)

更新系
リライタ/プランナ
AddForeignUpdateTargets
更新時に使用するキー情報をタプル定義に追加する
postgres_fdwではCTID（タプルID）を使用

PlanForeignModify
更新処理に必要な情報をプライベート領域に保存する
postgres_fdwでは更新用SQL分を生成

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FDW API(5)

更新系
エグゼキュータ
BeginForeignModify
更新処理開始時に呼ばれる

ExecForeignInsert
ExecForeignUpdate（リモート更新実行）
ExecForeignDelete（リモート削除実行）
挿入/更新/削除一件ごとに一回呼ばれる
リモート側にデータを挿入/更新/削除する

EndForeignModify（更新終了）
更新処理終了時に呼ばれる

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FDW API(6)

更新用EXPLAIN
ExplainForeignModify
更新クエリのEXPLAINで呼ばれる

更新ノードに表示する情報を追加する
VERBOSEモードのon/off判定も可能

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トランザクション管理

リモートトランザクションサポート
トランザクション終了時に呼ばれるコールバック関数を登
録しておき、そこでトランザクションコマンドを実行する

RegisterXactCallback
RegisterSubXactCallback
ローカルのCOMMIT/ROLLBACKの直前に呼ばれるので、
このコールバックで例外が発生するとローカルトランザク
ションもABORTする

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大変だな〜という人向けに

blackhole_fdw

Andrew Dunstan氏が公開
https://bitbucket.org/adunstan/blackhole_fdw

APIに対応する関数を持つが、何もしない→検索しても０
件、更新は空振り
FDWのひな形として利用可能

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FDW関連の情報源

PostgreSQL wiki
http://wiki.postgresql.org/wiki/SQL/MED

PGXN
http://pgxn.org

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おわりに

ご清聴ありがとうございました。

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