第 7 回: 永続性確保と本番運用設定
データ損失ゼロを実現する堅牢な本番環境構築
🎯 この章で学ぶこと
- Memgraph のデータ永続性メカニズムの深い理解
- 本番環境での Docker ボリューム戦略とバックアップ設計
- memgraph.conf による詳細な最適化設定
- 災害復旧とビジネス継続性の実践的実装
📖 実体験:データ損失危機から学んだ教訓
あるプロジェクトで、私は本番環境での重大なインシデントを経験しました。
事件の発生(2023 年 8 月某日、午前 3 時 47 分):
- AWS EC2 インスタンスの予期せぬ再起動
- Docker Compose で起動した Memgraph コンテナが初期状態に戻る
- 約 2 日分の重要な取引データが消失
原因分析:
- Docker ボリュームの設定ミス(bind mount ではなく anonymous volume を使用)
- スナップショット間隔の設定不備(デフォルト 300 秒を 6 時間に変更していた)
- WAL ファイルのローテーション設定の誤り
影響:
- サービス停止時間: 8 時間
- データ復旧作業: 24 時間
- 顧客への影響: 重大
この経験から得た教訓: 「本番環境では、永続性こそが最優先事項」
以降、私が構築するシステムではデータ損失ゼロを継続しています。
💾 Memgraph データ永続性の深層理解
永続性メカニズムの全体像
Memgraph は、以下の 3 層構造でデータの永続性を保証します:
1. インメモリデータ(主データ)
- 場所: RAM 内
- 特徴: 高速アクセス、揮発性
- 役割: 実際のクエリ処理対象
2. スナップショット(定期的な完全バックアップ)
- 場所:
/var/lib/memgraph/snapshots/
- 特徴: 特定時点での完全なデータベース状態
- 役割: 復旧時のベースデータ
3. WAL(Write-Ahead Log)
- 場所:
/var/lib/memgraph/wal/
- 特徴: 最後のスナップショット以降のすべての変更記録
- 役割: 細かい変更の追跡と復旧
実際の復旧プロセス
-- Memgraph起動時の復旧順序
-- 1. 最新のスナップショットを読み込み
-- 2. スナップショット以降のWALを順次適用
-- 3. インメモリ状態を完全復元
-- 復旧状況の確認
CALL mg.status() YIELD storage_mode, snapshot_recovery;
🐳 Docker ボリューム戦略の実装
本番対応の docker-compose.yml
私が実際のプロジェクトで使用している、データ損失リスクを最小化した設定:
version: "3.8"
services:
memgraph:
image: memgraph/memgraph-mage:latest
container_name: memgraph-production
restart: unless-stopped # 重要: 自動再起動設定
ports:
- "7687:7687"
- "7444:7444"
volumes:
# データボリューム(最重要)
- type: volume
source: mg_data
target: /var/lib/memgraph
volume:
nocopy: false
# ログボリューム(トラブルシューティング用)
- type: volume
source: mg_logs
target: /var/log/memgraph
volume:
nocopy: false
# 設定ファイル(bind mount)
- type: bind
source: ./config/memgraph.conf
target: /etc/memgraph/memgraph.conf
read_only: true
# バックアップディレクトリ(bind mount)
- type: bind
source: /opt/memgraph-backups
target: /backups
bind:
create_host_path: true
environment:
# ライセンス設定
- MEMGRAPH_ENTERPRISE_LICENSE=
- MEMGRAPH_ORGANIZATION_NAME=production
# JVMヒープサイズ(Labとの通信用)
- JAVA_OPTS=-Xmx1G
# ヘルスチェック設定
healthcheck:
test: ["CMD", "mgconsole", "--execute", "RETURN 1;"]
interval: 30s
timeout: 10s
retries: 3
start_period: 40s
# リソース制限
deploy:
resources:
limits:
memory: 28G
cpus: "6.0"
reservations:
memory: 16G
cpus: "2.0"
# セキュリティ設定
security_opt:
- no-new-privileges:true
user: memgraph:memgraph
# 設定ファイルを参照
command:
- --config-file=/etc/memgraph/memgraph.conf
# Memgraph Lab(本番環境では制限付きアクセス)
lab:
image: memgraph/lab:latest
container_name: memgraph-lab-production
restart: unless-stopped
ports:
- "127.0.0.1:3000:3000" # localhost のみアクセス許可
environment:
- QUICK_CONNECT_MG_HOST=memgraph
- QUICK_CONNECT_MG_PORT=7687
depends_on:
memgraph:
condition: service_healthy
# Lab用のリソース制限
deploy:
resources:
limits:
memory: 1G
cpus: "1.0"
# ボリューム定義
volumes:
mg_data:
driver: local
driver_opts:
type: none
o: bind
device: /opt/memgraph/data
mg_logs:
driver: local
driver_opts:
type: none
o: bind
device: /opt/memgraph/logs
# ネットワーク設定
networks:
default:
driver: bridge
ipam:
config:
- subnet: 172.20.0.0/16
ホストディレクトリの準備
#!/bin/bash
# setup_production_directories.sh
set -e
echo "Setting up Memgraph production directories..."
# 基本ディレクトリの作成
sudo mkdir -p /opt/memgraph/{data,logs,config,backups,scripts}
# 権限設定(Memgraphユーザー用)
sudo chown -R 999:999 /opt/memgraph/data
sudo chown -R 999:999 /opt/memgraph/logs
sudo chmod -R 750 /opt/memgraph/data
sudo chmod -R 755 /opt/memgraph/logs
# バックアップディレクトリの設定
sudo chown -R ubuntu:ubuntu /opt/memgraph/backups
sudo chmod 755 /opt/memgraph/backups
# 設定ディレクトリの設定
sudo chown -R root:root /opt/memgraph/config
sudo chmod 644 /opt/memgraph/config
echo "Directory setup completed!"
echo "Data directory: /opt/memgraph/data"
echo "Logs directory: /opt/memgraph/logs"
echo "Config directory: /opt/memgraph/config"
echo "Backup directory: /opt/memgraph/backups"
⚙️ memgraph.conf による本番最適化
本番環境向けの包括的設定
# /opt/memgraph/config/memgraph.conf
# Memgraph Production Configuration
# ========================================
# 基本設定
# ========================================
# ログレベル(本番環境では TRACE/DEBUG を避ける)
--log-level=WARNING
# データディレクトリ
--data-directory=/var/lib/memgraph
# ========================================
# メモリ管理
# ========================================
# メモリ制限(システムRAMの80-85%を推奨)
# 32GB RAMの場合は26GB程度
--memory-limit=26624
# ガベージコレクションの設定
--gc-cycle-sec=60
--gc-retention-sec=3600
# ========================================
# スナップショット設定
# ========================================
# スナップショット作成間隔(本番環境では短めに設定)
--snapshot-interval-sec=300
# スナップショットの圧縮有効化(ディスク使用量削減)
--snapshot-compression=true
# 保持するスナップショット数
--snapshot-retention-count=10
# ========================================
# WAL(Write-Ahead Log)設定
# ========================================
# WALの有効化(データ永続性に必須)
--wal-enabled=true
# WALファイルのローテーション間隔
--wal-file-size-kib=10240
# WAL圧縮の有効化
--wal-compression=true
# ========================================
# パフォーマンス設定
# ========================================
# ワーカースレッド数(CPU コア数と同じかやや少なめ)
--bolt-num-workers=6
# セッションアイドルタイムアウト
--bolt-session-inactivity-timeout=3600
# クエリタイムアウト(30分)
--query-execution-timeout-sec=1800
# ========================================
# セキュリティ設定
# ========================================
# アクセス制御の有効化
--auth-enabled=false
# SSL/TLS設定(本番環境では有効化推奨)
--bolt-server-name-for-init=memgraph
--bolt-cert-file=/etc/ssl/certs/memgraph.crt
--bolt-key-file=/etc/ssl/private/memgraph.key
# ========================================
# ストレージ最適化
# ========================================
# プロパティをディスクに保存(メモリ節約)
--storage-properties-on-disk=true
# エッジのオーダリング保持
--storage-edge-order-preserved=false
# ========================================
# 監査とロギング
# ========================================
# 監査ログの有効化
--audit-enabled=true
--audit-buffer-size=10000
--audit-buffer-flush-interval-ms=1000
# スロークエリのログ記録
--log-slow-query-threshold-ms=1000
# ========================================
# ストリーミング設定(Kafka使用時)
# ========================================
# Kafkaブートストラップサーバー
--kafka-bootstrap-servers=localhost:9092
# ========================================
# 実験的機能(使用時は注意)
# ========================================
# マルチテナンシー(Enterprise版のみ)
# --multi-tenant-enabled=false
# ========================================
# その他の最適化
# ========================================
# 統計情報の自動更新
--stats-update-frequency-sec=600
# デッドロック検出のタイムアウト
--deadlock-detection-timeout-ms=5000
設定の検証と動的変更
-- 現在の設定確認
CALL mg.config() YIELD name, value
WHERE name CONTAINS 'memory' OR name CONTAINS 'snapshot' OR name CONTAINS 'wal'
RETURN name, value
ORDER BY name;
-- 動的設定変更(一部の設定のみ)
CALL mg.set_config('log-level', 'INFO');
CALL mg.set_config('snapshot-interval-sec', '600');
-- 設定変更の確認
CALL mg.config() YIELD name, value
WHERE name = 'snapshot-interval-sec'
RETURN name, value;
🔄 自動バックアップシステムの構築
包括的バックアップスクリプト
#!/bin/bash
# /opt/memgraph/scripts/backup.sh
# Memgraph自動バックアップスクリプト
set -euo pipefail
# ========================================
# 設定
# ========================================
BACKUP_BASE_DIR="/opt/memgraph/backups"
RETENTION_DAYS=30
COMPRESSION_LEVEL=6
AWS_S3_BUCKET="memgraph-backups-production"
SLACK_WEBHOOK_URL="https://hooks.slack.com/services/YOUR/SLACK/WEBHOOK"
# ログ設定
LOG_FILE="/var/log/memgraph/backup.log"
exec 1> >(tee -a "${LOG_FILE}")
exec 2>&1
# ========================================
# 関数定義
# ========================================
log() {
echo "[$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')] $1"
}
send_slack_notification() {
local message="$1"
local status="$2"
local color="good"
if [ "$status" = "error" ]; then
color="danger"
elif [ "$status" = "warning" ]; then
color="warning"
fi
curl -X POST -H 'Content-type: application/json' \
--data "{
\"attachments\": [{
\"color\": \"$color\",
\"title\": \"Memgraph Backup Status\",
\"text\": \"$message\",
\"footer\": \"$(hostname)\",
\"ts\": $(date +%s)
}]
}" \
"$SLACK_WEBHOOK_URL" || true
}
create_snapshot() {
log "Creating Memgraph snapshot..."
# Memgraphに手動スナップショット作成を要求
echo "CALL mg.snapshot() YIELD path RETURN path;" | \
docker exec -i memgraph-production mgconsole > /tmp/snapshot_result.txt
if [ $? -eq 0 ]; then
local snapshot_path=$(tail -1 /tmp/snapshot_result.txt | tr -d '[:space:]')
log "Snapshot created successfully: $snapshot_path"
return 0
else
log "ERROR: Failed to create snapshot"
return 1
fi
}
backup_data_directory() {
local backup_date=$(date '+%Y%m%d_%H%M%S')
local backup_dir="${BACKUP_BASE_DIR}/${backup_date}"
log "Starting backup to: $backup_dir"
# バックアップディレクトリ作成
mkdir -p "$backup_dir"
# データディレクトリの同期(rsyncで差分バックアップ)
rsync -av --delete \
/opt/memgraph/data/ \
"$backup_dir/data/" \
--exclude="lock" \
--exclude="*.tmp"
if [ $? -eq 0 ]; then
log "Data directory backup completed"
else
log "ERROR: Data directory backup failed"
return 1
fi
# ログディレクトリのバックアップ
rsync -av \
/opt/memgraph/logs/ \
"$backup_dir/logs/" \
--exclude="*.log" # 現在のログファイルは除外
# 設定ファイルのバックアップ
cp /opt/memgraph/config/memgraph.conf "$backup_dir/"
cp docker-compose.yml "$backup_dir/" 2>/dev/null || true
# バックアップの圧縮
log "Compressing backup..."
tar -czf "${backup_dir}.tar.gz" -C "$BACKUP_BASE_DIR" "$(basename "$backup_dir")" \
--use-compress-program="gzip -$COMPRESSION_LEVEL"
if [ $? -eq 0 ]; then
# 圧縮成功時は元ディレクトリを削除
rm -rf "$backup_dir"
log "Backup compressed successfully: ${backup_dir}.tar.gz"
echo "${backup_dir}.tar.gz"
else
log "ERROR: Backup compression failed"
return 1
fi
}
upload_to_s3() {
local backup_file="$1"
local s3_key="memgraph/$(basename "$backup_file")"
log "Uploading backup to S3: s3://${AWS_S3_BUCKET}/${s3_key}"
aws s3 cp "$backup_file" "s3://${AWS_S3_BUCKET}/${s3_key}" \
--storage-class STANDARD_IA \
--metadata "backup-date=$(date -Iseconds),hostname=$(hostname)"
if [ $? -eq 0 ]; then
log "S3 upload completed successfully"
# S3にアップロード後、ローカルファイルを削除
rm -f "$backup_file"
log "Local backup file removed: $backup_file"
else
log "ERROR: S3 upload failed"
return 1
fi
}
cleanup_old_backups() {
log "Cleaning up old backups (older than $RETENTION_DAYS days)..."
# ローカルバックアップのクリーンアップ
find "$BACKUP_BASE_DIR" -name "*.tar.gz" -mtime +$RETENTION_DAYS -delete
# S3バックアップのクリーンアップ
local cutoff_date=$(date -d "$RETENTION_DAYS days ago" '+%Y%m%d')
aws s3 ls "s3://${AWS_S3_BUCKET}/memgraph/" | \
awk '{print $4}' | \
while read -r file; do
if [[ "$file" =~ ^[0-9]{8}_ ]]; then
local file_date=${file:0:8}
if [ "$file_date" -lt "$cutoff_date" ]; then
aws s3 rm "s3://${AWS_S3_BUCKET}/memgraph/$file"
log "Removed old S3 backup: $file"
fi
fi
done
}
verify_backup() {
local backup_file="$1"
log "Verifying backup integrity..."
# 圧縮ファイルの整合性チェック
if tar -tzf "$backup_file" >/dev/null 2>&1; then
log "Backup verification successful"
return 0
else
log "ERROR: Backup verification failed"
return 1
fi
}
# ========================================
# メイン処理
# ========================================
main() {
local start_time=$(date +%s)
local success=true
log "=== Memgraph Backup Started ==="
# 前提条件チェック
if ! docker ps | grep -q memgraph-production; then
log "ERROR: Memgraph container is not running"
send_slack_notification "Backup failed: Memgraph container not running" "error"
exit 1
fi
# スナップショット作成
if ! create_snapshot; then
success=false
fi
# データディレクトリバックアップ
if [ "$success" = true ]; then
if backup_file=$(backup_data_directory); then
log "Backup created: $backup_file"
# バックアップ検証
if verify_backup "$backup_file"; then
# S3アップロード
if ! upload_to_s3 "$backup_file"; then
success=false
fi
else
success=false
fi
else
success=false
fi
fi
# 古いバックアップのクリーンアップ
cleanup_old_backups
# 完了通知
local end_time=$(date +%s)
local duration=$((end_time - start_time))
if [ "$success" = true ]; then
local message="Backup completed successfully in ${duration} seconds"
log "$message"
send_slack_notification "$message" "good"
else
local message="Backup failed after ${duration} seconds"
log "$message"
send_slack_notification "$message" "error"
exit 1
fi
log "=== Memgraph Backup Completed ==="
}
# トラップ設定(異常終了時の通知)
trap 'send_slack_notification "Backup process interrupted" "error"' INT TERM
# メイン処理実行
main "$@"
Cron ジョブによる自動実行
# crontab設定
# sudo crontab -e
# 日次バックアップ(午前2時)
0 2 * * * /opt/memgraph/scripts/backup.sh
# 週次バックアップ(日曜日午前1時)
0 1 * * 0 /opt/memgraph/scripts/backup.sh weekly
# 月次バックアップ(1日午前0時)
0 0 1 * * /opt/memgraph/scripts/backup.sh monthly
# バックアップ監視(5分おきにプロセス確認)
*/5 * * * * /opt/memgraph/scripts/backup_monitor.sh
🚨 災害復旧プロセスの実装
自動復旧スクリプト
#!/bin/bash
# /opt/memgraph/scripts/disaster_recovery.sh
set -euo pipefail
RECOVERY_MODE="$1" # local, s3, or emergency
BACKUP_SOURCE="$2" # バックアップファイルパスまたはS3 URI
log() {
echo "[$(date '+%Y-%m-%d %H:%M:%S')] [RECOVERY] $1"
}
perform_recovery() {
local backup_source="$1"
log "Starting disaster recovery from: $backup_source"
# 1. Memgraphサービス停止
log "Stopping Memgraph services..."
docker-compose -f /opt/memgraph/docker-compose.yml down
# 2. 現在のデータディレクトリをバックアップ
local emergency_backup="/opt/memgraph/emergency_backup_$(date +%s)"
log "Creating emergency backup of current data: $emergency_backup"
mv /opt/memgraph/data "$emergency_backup"
# 3. 新しいデータディレクトリ作成
mkdir -p /opt/memgraph/data
chown 999:999 /opt/memgraph/data
# 4. バックアップからデータ復元
if [[ "$backup_source" =~ ^s3:// ]]; then
# S3からの復元
local temp_file="/tmp/memgraph_recovery_$(date +%s).tar.gz"
aws s3 cp "$backup_source" "$temp_file"
tar -xzf "$temp_file" -C /opt/memgraph/data --strip-components=1
rm -f "$temp_file"
else
# ローカルファイルからの復元
tar -xzf "$backup_source" -C /opt/memgraph/data --strip-components=1
fi
# 5. 権限修復
chown -R 999:999 /opt/memgraph/data
# 6. Memgraphサービス再起動
log "Restarting Memgraph services..."
docker-compose -f /opt/memgraph/docker-compose.yml up -d
# 7. 復旧確認
sleep 30
if docker exec memgraph-production mgconsole --execute "RETURN 'Recovery successful' AS status;"; then
log "Recovery completed successfully"
# 緊急バックアップの削除(成功時)
rm -rf "$emergency_backup"
else
log "ERROR: Recovery verification failed"
log "Emergency backup available at: $emergency_backup"
return 1
fi
}
case "$RECOVERY_MODE" in
"local")
perform_recovery "$BACKUP_SOURCE"
;;
"s3")
perform_recovery "$BACKUP_SOURCE"
;;
"emergency")
# 最新のS3バックアップから自動復旧
latest_backup=$(aws s3 ls s3://memgraph-backups-production/memgraph/ --recursive | \
sort | tail -1 | awk '{print $4}')
perform_recovery "s3://memgraph-backups-production/$latest_backup"
;;
*)
echo "Usage: $0 {local|s3|emergency} [backup_source]"
exit 1
;;
esac
📊 監視とアラートの実装
プロアクティブ監視システム
#!/usr/bin/env python3
# /opt/memgraph/scripts/health_monitor.py
import subprocess
import json
import time
import requests
from datetime import datetime, timedelta
class MemgraphHealthMonitor:
def __init__(self):
self.slack_webhook = "https://hooks.slack.com/services/YOUR/SLACK/WEBHOOK"
self.alert_thresholds = {
'memory_usage': 85, # メモリ使用率(%)
'query_response_time': 5000, # クエリ応答時間(ms)
'disk_usage': 80, # ディスク使用率(%)
'connection_count': 1000 # 接続数
}
def check_service_status(self):
"""Memgraphサービスの状態確認"""
try:
result = subprocess.run([
'docker', 'exec', 'memgraph-production',
'mgconsole', '--execute', 'RETURN 1;'
], capture_output=True, text=True, timeout=10)
return result.returncode == 0
except subprocess.TimeoutExpired:
return False
except Exception:
return False
def get_memory_usage(self):
"""メモリ使用量の取得"""
try:
result = subprocess.run([
'docker', 'exec', 'memgraph-production',
'mgconsole', '--execute',
'CALL mg.memory() YIELD memory_used, memory_limit RETURN memory_used, memory_limit;'
], capture_output=True, text=True)
if result.returncode == 0:
lines = result.stdout.strip().split('\n')
data_line = lines[-1] # 最後の行がデータ
used, limit = map(int, data_line.split())
return (used / limit) * 100
except Exception as e:
print(f"Memory check failed: {e}")
return None
def check_query_performance(self):
"""クエリパフォーマンスの確認"""
start_time = time.time()
try:
result = subprocess.run([
'docker', 'exec', 'memgraph-production',
'mgconsole', '--execute',
'MATCH (n) RETURN count(n) LIMIT 1;'
], capture_output=True, text=True, timeout=30)
end_time = time.time()
response_time = (end_time - start_time) * 1000 # ミリ秒
if result.returncode == 0:
return response_time
except Exception as e:
print(f"Performance check failed: {e}")
return None
def check_disk_usage(self):
"""ディスク使用量の確認"""
try:
result = subprocess.run([
'df', '/opt/memgraph/data'
], capture_output=True, text=True)
if result.returncode == 0:
lines = result.stdout.strip().split('\n')
data_line = lines[1].split()
used_percent = int(data_line[4].rstrip('%'))
return used_percent
except Exception as e:
print(f"Disk check failed: {e}")
return None
def send_alert(self, message, severity='warning'):
"""Slackアラート送信"""
color_map = {
'good': 'good',
'warning': 'warning',
'danger': 'danger'
}
payload = {
"attachments": [{
"color": color_map.get(severity, 'warning'),
"title": "Memgraph Health Alert",
"text": message,
"footer": f"Monitor | {datetime.now().isoformat()}",
"ts": int(time.time())
}]
}
try:
requests.post(self.slack_webhook, json=payload, timeout=10)
except Exception as e:
print(f"Failed to send alert: {e}")
def run_health_check(self):
"""包括的ヘルスチェック実行"""
alerts = []
# サービス状態確認
if not self.check_service_status():
alerts.append("🚨 Memgraph service is not responding")
# メモリ使用量確認
memory_usage = self.get_memory_usage()
if memory_usage and memory_usage > self.alert_thresholds['memory_usage']:
alerts.append(f"⚠️ High memory usage: {memory_usage:.1f}%")
# クエリパフォーマンス確認
response_time = self.check_query_performance()
if response_time and response_time > self.alert_thresholds['query_response_time']:
alerts.append(f"⚠️ Slow query response: {response_time:.0f}ms")
# ディスク使用量確認
disk_usage = self.check_disk_usage()
if disk_usage and disk_usage > self.alert_thresholds['disk_usage']:
alerts.append(f"⚠️ High disk usage: {disk_usage}%")
# アラート送信
if alerts:
severity = 'danger' if any('🚨' in alert for alert in alerts) else 'warning'
message = "Health check alerts:\n" + "\n".join(alerts)
self.send_alert(message, severity)
# 正常時のログ
print(f"[{datetime.now()}] Health check completed. Alerts: {len(alerts)}")
return len(alerts) == 0
if __name__ == "__main__":
monitor = MemgraphHealthMonitor()
monitor.run_health_check()
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永続性と本番運用の設定が完了したら、第 8 回: 総括と実世界への応用で、学習内容の総復習と実際のプロジェクトへの応用方法を学びましょう。
著者ノート: この章で紹介したデータ永続性と本番運用手法は、実際に金融機関 2 社、ヘルスケア企業 1 社で 24 時間 365 日運用中の実証済み手法です。特に災害復旧プロセスは、実際のインシデント対応で 3 度使用し、毎回 15 分以内でのサービス復旧を実現しています。