9. GSIは影の別テーブル — 非同期複製と結果整合の宿命

GSIの不思議な挙動はすべて「影の別テーブルへ非同期にコピーされる」という一枚の絵から導けます。図で追っていきましょう。

①見た目はインデックス、実体は別テーブル

GSI = 別キーで再編成したコピー

本体テーブルキー: UserId をハッシュ→配置

別のキーで並べ替えて再編成

GSIキー: GameTitle をハッシュ→別の配置

影の別テーブル

・違うキー → 違うハッシュ値 → 違うパーティションに配置
・公式: GSIはベーステーブルと異なるプライマリキーで編成される
・インデックス=同じデータを別の並び順で持ち直したコピー、の原理そのもの

GSIは本体に足す索引ではなく、別キーで再編成された独立したもう一つのテーブル。

②書けるのは本体だけ、GSIは非同期に追従

書き込みの流れ

アプリの書き込み

GSIには直接書けない

本体にのみ書く

本体テーブルGSI反映を待たず 200 で完了

非同期に自動追従(通常1秒未満)

GSI結果整合モデルで更新

・公式: Applications never write directly to an index
・まれな障害時にはより長い遅延が起きうる

本体への書き込みはGSIへの反映を待たずに成功する。だから本体とGSIに時間差が必ず生まれる。

③だから結果整合性読み取りしかできない

伝播の途中を読むと…

本体 = 原本新しい値あり

コピーが遅れて伝わる

GSI = コピー先まだ古い値

ここを読むと古い値が返る

強い整合性は原理的に約束できない

・第4回の3レプリカ間の伝播ラグと同じ構図が、本体↔GSI間で一段大きく再来
・--consistent-read はGSIでは使えない
・暗記ではなく非同期レプリケーションからの当然の帰結

原本からコピーへ遅れて伝わる以上、途中を読めば古い値が返りうる。第5回の伝播遅延の再来。

④射影 = 何をコピーするかの選択

テーブル → GSI へコピーする属性の集合

本体テーブルの属性

射影(projection)で選ぶ

KEYS_ONLYキーだけ・最小

INCLUDE+指定した非キー属性

ALL全属性・最大

クエリ自己完結で速いがコスト増

・すべて「コピー」なので、書き込みは本体とGSIの両方に発生
・書き込み総コスト = 本体のWCU + GSI更新のWCU の合計
・ALLほど読みは速いが、ストレージも書き込みWCUも増える

射影の選択とは、読み取りの速さと書き込み・保管コストのトレードオフを「何をコピーするか」で決めること。

⑤GSIの容量不足が本体まで詰まらせる

入口での事前チェック(アドミッション制御)

書き込みリクエスト

受付時にチェック

本体の書き込み容量十分?

すべてのGSIの容量十分?

どれか不足なら

本体への書き込みごとスロットリング

GSIだけでなく本体も止まる

・同期書き込みではない。非同期反映が溜まって破綻するのを入口で防ぐバックプレッシャ
・公式の推奨: GSIの書き込みキャパシティは本体テーブル以上にする

コピー先(GSI)の容量が足りない書き込みは入口で受け付けない設計。破綻を未然に防ぐ事前チェック。

サンプルコード(フレームワーク環境が必要なため表示のみ)

# GSIを作成: 本体とは別のキー(GameTitle/TopScore)でデータを再編成した「影の別テーブル」を作る
#   Projection=KEYS_ONLY|INCLUDE|ALL … 何をコピーするか。ALLほど速いが書き込みWCU・保管コスト増
#   下のProvisionedThroughput指定はプロビジョンドモードのテーブル前提。
#   GSIは本体のキャパシティモードを継承するため、オンデマンドのテーブルでは指定不要。
aws dynamodb update-table --table-name GameScores \
  --attribute-definitions AttributeName=GameTitle,AttributeType=S AttributeName=TopScore,AttributeType=N \
  --global-secondary-index-updates '[{"Create":{
    "IndexName":"GameTitleIndex",
    "KeySchema":[{"AttributeName":"GameTitle","KeyType":"HASH"},{"AttributeName":"TopScore","KeyType":"RANGE"}],
    "Projection":{"ProjectionType":"KEYS_ONLY"},
    "ProvisionedThroughput":{"ReadCapacityUnits":10,"WriteCapacityUnits":10}}}]'

# GSIへのクエリ: 結果整合性読み取りのみ(--consistent-read は使えない=非同期コピーゆえの宿命)
#   本体には書けてもGSIにまだ届いていない一瞬があり、古い結果が返りうる前提で設計する
aws dynamodb query --table-name GameScores --index-name GameTitleIndex \
  --key-condition-expression "GameTitle = :t" \
  --expression-attribute-values '{":t":{"S":"Meteor Blasters"}}'

公式ドキュメントで詳しく ↗