高パフォーマンスな設計を実現！DynamoDBのデータモデリングとGSI活用ガイド

Amazon DynamoDBはAWSが提供するNoSQLデータベースサービスで、スケーラブルで高速なデータ管理を実現します。本記事では、DynamoDBのデータモデリングとインデックス設計の基本を解説します。

1. DynamoDBの概要

DynamoDBとは？

DynamoDBは、スキーマレスでフルマネージドのNoSQLデータベースであり、以下の特徴を持っています。

スケーラビリティ：自動でスケールアップ・スケールダウン

高速なパフォーマンス：低レイテンシでのデータ読み書き

サーバーレス運用：インフラ管理不要

高可用性：マルチリージョンレプリケーション対応

ユースケース

• リアルタイムデータ処理（IoT、ゲーム、金融取引）
• ユーザープロファイル管理（セッションデータ、設定情報）
• ログ・イベントデータの保存
• ECサイトの商品カタログ管理

2. データモデリングの基本

テーブル構成

DynamoDBでは、RDBのようなリレーショナルデータベースとは異なり、フラットな構造でデータを格納します。

主キーの選択

DynamoDBの主キーは、以下の2種類があります。

1. パーティションキー（単一主キー）
   • 例：user_id（一意の値）
   • 検索がシンプルだが、パーティションの偏りが起こる可能性がある
2. パーティションキー + ソートキー（複合主キー）
   • 例：user_id（パーティションキー） + created_at（ソートキー）
   • 1つのユーザーに対して複数のデータを格納可能

データの設計例（ユーザーの注文履歴）

{
  "user_id": "12345",
  "order_id": "A0001",
  "product": "Laptop",
  "price": 1000,
  "created_at": 1678901234
}

• user_id（パーティションキー）
• created_at（ソートキー）

この構造により、特定ユーザーの注文履歴を時系列順に取得できます。

3. インデックス設計

DynamoDBには、検索の効率を向上させるために インデックス の概念があります。

インデックスの種類

ローカルセカンダリインデックス（LSI）

LSIは、同じパーティションキーのまま異なる属性でソートが可能 です。

例：ユーザーの注文履歴を価格順に検索

• テーブルキー：user_id（パーティションキー） + created_at（ソートキー）
• LSI：user_id（パーティションキー） + price（ソートキー）

aws dynamodb query \\
  --table-name Orders \\
  --index-name PriceIndex \\
  --key-condition-expression "user_id = :id" \\
  --expression-attribute-values '{":id": {"S": "12345"}}'

グローバルセカンダリインデックス（GSI）

GSIは、異なるパーティションキーを設定できる ため、柔軟な検索が可能です。

例：メールアドレスからユーザーを検索

• テーブルキー：user_id（パーティションキー）
• GSI：email（パーティションキー）

aws dynamodb query \\
  --table-name Users \\
  --index-name EmailIndex \\
  --key-condition-expression "email = :email" \\
  --expression-attribute-values '{":email": {"S": "user@example.com"}}'

4. 読み書き性能の最適化

プロビジョニングモード

DynamoDBは2つのモードでスループットを設定できます。

ベストプラクティス

GSIは頻繁にアクセスする属性を選択

ホットパーティションを避けるため、キーを分散

TTL（Time To Live）を活用して古いデータを自動削除

DynamoDB Streamsを使用して変更をトリガー

5. まとめ

DynamoDBを効果的に活用するには、適切なデータモデリングとインデックス設計が重要です。

• 単一主キー vs. 複合主キー：用途に応じて選択
• LSIとGSIの活用：検索の柔軟性を高める
• スループットの最適化：オンデマンド vs. プロビジョンド

次のステップでは、「EFS（Elastic File System）とEBS（Elastic Block Store）のストレージ戦略」について詳しく解説していきます！