グーグル「Spanner」：地球大のリアルタイム・データベース

アンドリュー・ファイクスは毎朝、カリフォルニア州マウンテンヴューにあるグーグル本社の自分の席に着くと、自社のヴィデオ会議用ソフトウェア「VC」（Video Conferenceの略）を立ち上げる。するとデスクトップのスクリーン上には、マンハッタンオフィスにいるウィルソン・シェーが映し出される（向こう側からもファイクス氏が見えている）。また、これはワシントン州カークランドのオフィスにもつながっている。しかし、米国の3カ所のオフィスにまたがるこのヴィデオ会議でも、参加者の映像は少しの遅れもなく表示され、エンジニアたちはおしゃべりをしたり、ブレストをしたり、トラブルの解決法などをスムーズに話し合っている。グーグルの「Spanner」は、こういうコミュニケーションを実現するものだ。

「われわれのオフィスでは常にVCをつけなければならない」とファイクス氏は話す。2001年にグーグルに入社したファイクス氏は、いまや同社の一流ソフトウェアエンジニアの一人。「われわれは数年前からこのシステムを利用してきた。VCは通常存在するコミュニケーション上のあらゆる障壁を低くしてくれる」（ファイクス氏）

Spannerは、同社の世界中のデータセンターにまたがり、それらがまるで1つのデータセンターかのように情報をやりとりできるシステム。グーグルが今年秋に明らかにしたこのシステム（日本語版記事）は、「世界初の、地球規模のデータベース」とも呼べるもので、世界各地のデータセンターにある数百万のサーヴァー同士をシームレスにつなぎ、情報をやりとりすることができる。

グーグルはすでにSpannerを自社のオンライン広告配信システムに利用しているが、これは将来的に同様のシステムがウェブ全体に波及していく可能性を示唆するものでもある。

同社は9月半ばにSpannerに関する研究論文を出版し、また、その数週間後にはウィルソン・シェーがカリフォルニア州ハリウッドで、この論文についての発表を行ってもいる。熱心なコンピューターシステムエンジニアたちの間では、このシステムが大きな話題になっていた。

「これは本当に面白いものだ」と話すのはラグー・マーティ。フェイスブックでソフトウェアプラットフォームのチーフエンジニアを務めるマーティ氏によれば、同社でも同様のシステムを開発する可能性を探っているという。

グーグルのウェブオペレーションは、他のウェブ企業と比べてもかなり複雑だ。同社はまた、これらを支える大規模な専用ソフトウェア開発の必要に迫られてきた。しかし、ウェブがますます成長するにつれ、グーグルの開発した技術はテクノロジー業界全体に貢献してきている。

Spannerの存在が明かにされる前、多くの人々は、こういったことが実現可能かということさえ想像もしなかった。「NoSQL」など複数のデータセンターにまたがって情報を保存できるデータベースはすでに存在したが、情報の一貫性を保ったまま実現するのは不可能だった。データセンター間で情報をやり取りするときに、どうしても遅れが出てしまうことが障害になっていたためだ。

通常、データセンターはサーヴァーの時刻同期に「Network Time Protocol（NTP）」と呼ばれる通信プロトコルを利用している。これによって、世界中の機器は基準となる原子時計の時刻に同期することが可能になる。しかし、NTPでは情報がネットワークを行き来する際に誤差が生まれることがあり、完全に正確な時刻同期はできない。このため、ときには広範な問題が発生することがある。例えば今年7月、RedditやGawker、Mozillaなど複数の大手サーヴィスに障害が起こったが、これは基準となる原子時計に（地球の自転速度に合わせて標準時刻を調整するため）「うるう秒」を挿入したことに、各社のソフトウェアが対応できなかったのが原因だ（日本語版記事）。

しかし、グーグルはSpannerでNTPを利用するのをやめ、「TrueTime API」という自社専用の時刻同期システムを導入した。「われわれは自分たちが自信を持てるものを求めていたんだ」とファイクス氏は話す。「これはグーグルが持つ時間の基準なんだ」（ファイクス氏）

グーグルはSpannerを運用する各データセンターに原子時計とGPS受信機を備え、これらをデータセンターの一定数のマスターサーヴァーに接続した。マスターサーヴァーはグーグルのネットワーク上で動作する他のサーヴァー群に時刻を同期。ネットワーク上の各サーヴァーでは、複数のデータセンターのマスターサーヴァーの時刻を常時チェックするバックグラウンドプログラムが動作し、共通した現在時刻を出せるようにした。そのようにして、グーグルのネットワーク全体がほぼ同じ時刻で動作できるようになったというわけだ。

※この翻訳は抄訳です。

TEXT BY CADE METZ

ILLUSTRATION BY ROSS PATTON

TRANSLATION BY WATARU NAKAMURA