K2HR3を利用したK2HDKC DBaaSの紹介

こんにちは、Technical Yahoo の中谷です。
今回は、ヤフーからオープンソースとして公開している RBAC（Role Based Access Control）システムである K2HR3 を使い、K2HDKC（分散KVS）を Database as a Service（DBaaS） として公開しましたので、ご紹介します。
K2HR3 および K2HDKCは、ヤフーがオープンソースとして公開する AntPickax プロダクトです。

Database as a Service（DBaaS）としての K2HDKC（分散KVS）

K2HDKC（k2hash based distributed kvs cluster）は、ヤフーオリジナルの 分散KVS システムです。
このK2HDKCを、Database as a Service（DBaaS） として簡単に構築、利用できるようにいくつかのツールを準備しました。

まず、Database as a Service（DBaaS）のサービスとして動作するための IaaS（Infrastructure as a Service）環境として、OpenStackおよびKubernetesの利用を想定しました。
現在、OpenStackおよびKubernetesのIaaS環境で、K2HDKCをDBaaSとして提供できましたので、ご紹介いたします。
OpenStack対応は、2種類の方法を提供します。
一つは、Trove へ組み込み、Dashboard（GUI）から操作するTrove版と、もう一つはコマンドラインでOpenStack上にK2HDKCを展開するCLI（Command Line Interface）ツールです。
また、Kubernetes対応は、CLI（Command Line Interface）ツールで提供します。

簡単に、それぞれの特徴を以下に示します。

• Trove版 K2HDKC DBaaS
  TroveのDashboard（GUI）から操作できるdatabaseの一つとして、K2HDKCを組み込めます。
  K2HDKCクラスターの構築・破棄・スケール・バックアップなどの操作を他のdatabaseと同様にTroveから操作できます。

• CLI版 OpenStack対応 K2HDKC DBaaS
  Trove版と同等の機能をTrove（Dashboard）を使わず、CLIツールから操作できます。

• CLI版 Kubernetes対応 K2HDKC DBaaS
  OpenStack版と同様に、KubernetesクラスターにK2HDKCクラスターの構築・破棄・スケールができます。

上記の3種類のDBaaSは、以下の簡単な図で示すことができます。

K2HDKCクラスターを構築、破棄、スケール（イン/アウト）する際、設定変更などの複雑な操作は不要で、コマンド（Dashboard、CLI）を実行するだけです。
K2HDKCは、自動でデータマージ（他ノードへの移行）できる機能を有しており、その機能を使いスケールイン・アウトを提供します。

動的な設定情報（コンフィグレーション）

K2HDKC のサーバーノード、スレーブノードの通信には、CHMPXが使われます。
CHMPXは、常時接続のSocket通信を使います。
このため、K2HDKCクラスターを構築するとき、K2HDKCの各ノードのIPアドレスとポート番号を知っておく必要があります。
K2HDKCおよびCHMPXを使ったDBaaSとして機能するためには、動的なノードの増減に対応しなければなりません。
また、増減したノード情報から動的な設定情報（コンフィグレーション）を作り、読み込む必要があります。

上述した3つのK2HDKC DBaaSは、K2HR3を使うことで、ノード増減への対応、設定情報（コンフィグレーション）の動的な生成と更新を可能にします。
つまり、K2HR3を利用することで、K2HDKC DBaaSが実現できます。

K2HR3 の役割

K2HDKC DBaaSは、K2HDKCクラスターの各ノードの情報を集約・管理するため、K2HR3を使います。
前述した3種類のK2HDKC DBaaSは、K2HR3システムをOpenStackが提供するVirtual Machine内、またはKubernetesクラスターが提供するPod（Container）内に構築し、これを使うように構成します。
各IaaS専用のK2HR3システムの構築は、それぞれのツールを使って、簡単に構築できます。
また、既にK2HR3システムが存在する場合、既存のK2HR3システムを使うこともできます。
この場合、既存のK2HR3システムで、複数のK2HDKCクラスターを管理することになります。

K2HR3システムは、K2HDKCクラスターを構成するノードをロールへ自動的に登録・削除します。
各ノードは、このロールに登録されたノードの情報を使い、K2HDKCクラスター全体の設定情報（コンフィグレーション）をリソースとして取り出せます。
そして、各ノードはCHMPXやK2HDKCなどのプロセス起動に必要とされる設定情報（コンフィグレーション）として、このリソースを使います。

K2HR3のリソースへのアクセスは、ロール（に登録されたノード・ホスト）により制御できます。
K2HDKC DBaaSでは、クラスターを構成する各ノードがロールに自動登録されるため、各ノードはK2HR3のリソースに対してトークンなどを必要とせず、アクセスできます。
これにより、各ノードからのリソース取得の処理はシンプルなプログラムで実装できます。

K2HDKCクラスターの設定情報（コンフィグレーション）は、テンプレート記述を使ってK2HR3リソースに登録します。
テンプレート記述を使うことで、各ノードはロールに登録されたノード情報（動的に変化する）を展開した設定情報（コンフィグレーション）を取得できます。

K2HDKC DBaaSは、K2HR3システムを使った一例です。
K2HR3システムは、RBAC（Role Based Access Control）の一つとして、任意のリソース（データ）をロール（に登録されたホスト）から取得することに利用できます。
動的なデータ、例えばロールに依存したデータなどを取り扱いたい場合などに利用できます。
詳しくはこちらを参照してください。

環境への非依存と対応

K2HR3システムは、IaaS環境（Bare metal、Virtual Machine、Container）に依存せず、どこにでも構築できます。
これにより、K2HDKC DBaaSもIaaS環境に応じたK2HR3システムを構築・利用することで、IaaS環境に非依存で構築できました。

つまり、K2HDKC DBaaS と K2HR3 共にIaaS環境に非依存で構築・利用ができます。

今後とも AntPickax の製品は、環境への依存を小さく、動作条件を緩和できるようにしていきたいと思います。