📐 SECTION 1
革新的・スケーラブル・高可用な DB ソリューションの設計
公式試験範囲: ~32%（最重要）。DB 選定意思決定ツリーと HA/DR 構成が核心。
📊 1. GCP の DB サービス全体図
試験では最初に 「型」と「ワークロード」 による分類が頭に入っているかが鍵。
11 種類の DB サービス
| カテゴリ | サービス | 主用途 |
|---|---|---|
| OLTP (SQL) | Cloud SQL | MySQL/PG/SQL Server、中小規模OLTP |
| AlloyDB | PostgreSQL 互換、HTAP、AI/ベクトル | |
| Spanner | グローバル分散、強整合、無制限スケール | |
| NoSQL | Bigtable | 時系列、IoT、>1TB、高QPS |
| Firestore | モバイル、リアルタイム同期 | |
| Memorystore | キャッシュ、Redis/Memcached/Valkey | |
| OLAP | BigQuery | DWH、分析 |
| レガシー | Bare Metal Solution | Oracle / SAP HANA 物理移行 |
| パートナー | MongoDB Atlas / Astra / Neo4j / Redis Enterprise | 特殊DB要件 |
🔍 2. DB 選定意思決定ツリー
暗記必須。問題文の制約条件をこのツリーに当てはめる練習を繰り返す。
スタート: トランザクション (ACID) が必要?
│
├── YES (OLTP系) ──────────────────────────────────
│ │
│ ├─ グローバル分散 + 強整合 ──────────► Spanner
│ │ └ PostgreSQL アプリ → Spanner PostgreSQL Interface
│ │
│ ├─ PostgreSQL 互換 + HTAP/AI ──────► AlloyDB
│ │ ├ ColumnarEngine（分析高速化）
│ │ ├ pgvector + ScaNN（ベクトル検索）
│ │ └ Index Advisor
│ │
│ ├─ Oracle / SAP HANA ─────────────► Bare Metal Solution
│ │
│ └─ 標準 OLTP ────────────────────► Cloud SQL
│ ├ MySQL / PG / SQL Server
│ └ Enterprise / Enterprise Plus
│
└── NO (NoSQL系) ─────────────────────────────────
│
├─ >1TB + 高QPS + 時系列 ──────────► Bigtable
│ ├ HDD: バックアップ
│ └ SSD: 通常運用
│
├─ モバイル + リアルタイム同期 ────► Firestore Native
│
├─ MongoDB 互換 ──────────────────► Firestore MongoDB-compatible
│
├─ キャッシュ / セッション ──────► Memorystore
│ ├ Redis: 多機能 + Sorted Set + Pub/Sub
│ ├ Memcached: 純粋キャッシュ
│ └ Valkey: Redis 互換 OSS
│
└─ 分析 (OLAP) ───────────────────► BigQuery
🏗 3. HA / DR の選択肢
📘 Zonal
基礎
- 単一ゾーン構成
- ゾーン障害で停止
- SLA 99.5% 程度
- 用途: 開発・ステージング
🔧 Regional HA
実践
- 同期スタンバイ on 別ゾーン
- 自動フェイルオーバー
- SLA 99.95% (Cloud SQL) / 99.99% (AlloyDB)
- 用途: 本番標準
🎯 Multi-regional
発展
- 複数リージョン Paxos
- SLA 99.999% (5ナイン)
- Spanner / Bigtable / Firestore
- 用途: ミッションクリティカル
サービス別 DR 構成早見表
| DB | HA 構成 | DR 構成 | RTO | RPO |
|---|---|---|---|---|
| Cloud SQL | Regional HA | クロスリージョン リードレプリカ + 手動昇格 | 数十分 | 数秒〜数分 |
| AlloyDB | Regional HA | Secondary Cluster | 数十分 | 数秒〜数分 |
| Spanner Multi-region | 自動 | リージョン横断 Paxos | 数秒 | 0 |
| Bigtable Multi-cluster | 自動 | クラスタ間自動切替 | 数秒 | 0 |
| Firestore Multi-region | 自動 | 自動 | 数秒 | 0 |
🌐 4. 接続方式の使い分け
Public IP + Auth Proxy
外部からの簡易接続。開発・PoC 向け。自動 TLS + IAM 認証。
Private IP
VPC 内部通信。本番標準。VPC ピアリングが前提。
Private Service Connect (PSC) 発展
VPC エンドポイント方式。IP 重複耐性あり。複数 VPC 構成で推奨。
サーバーレスからの接続
Cloud Run / CF → Auth Proxy or Serverless VPC Access + Private IP
🤖 5. AI / LLM ユースケース対応
公式試験ガイドに 「Leverage database technologies to support generative AI and LLM use cases」 が明示されている。RAG パイプラインでのベクトル DB 選択が頻出。
ベクトル DB 選定マトリクス
| 選択肢 | 推奨シナリオ |
|---|---|
| AlloyDB + pgvector + ScaNN | 既存 PostgreSQL + 高速 ANN、HTAP 統合 |
| Cloud SQL for PostgreSQL + pgvector | 小〜中規模、コスト重視 |
| Vertex AI Vector Search | 超大規模 (>1億ベクトル) + 超低レイテンシ |
| BigQuery + ML.GENERATE_EMBEDDING | 分析統合、BigQuery 完結 |
| Spanner + Vector Index | グローバル分散 + ベクトル |
📋 6. このセクションの要点
- 意思決定ツリーを丸暗記する
- SLA は 99.95 / 99.99 / 99.999 の 3 段を即答できるように
- Spanner = グローバル + 強整合 + 5ナイン
- AlloyDB = PostgreSQL + HTAP + AI/ベクトル
- Bare Metal Solution = Oracle / SAP HANA リフトアンドシフト
- Firestore は Native / Datastore / MongoDB-compatible の 3 モード