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구글 빅데이타 플랫폼 빅쿼리 소개


조대협 (http://bcho.tistory.com)


구글의 클라우드 관련 기술중 무엇이 좋은게 있을까 살펴 보면서 기술을 하나하나씩 보다 보니, 구글 클라우드의 특징은 여러가지가 있겠지만, 데이타 회사 답게 빅데이타 및 머신 러닝 플랫폼이 상당히 강하다.


그중에서 빅데이타 플랫폼의 중심에 BIG QUERY라는 빅데이타 플랫폼이 있어서, 몇 회에 걸쳐서 빅쿼리에 대해서 소개해보고자 한다.

구글 빅데이타 분석의 역사

구글은 빅데이타를 다루면서, 그 근간이 되는 기술들의 논문들을 공개했다. 하둡 파일 시스템의 시초가 되는 GFS나, 하둡의 시초인 MapReduce 논문, 그리고 Hive를 통해 오픈소스화가 된 Big Table등의 논문들이 있다. 구글의 빅쿼리는 Dremel 이라는 논문을 근간으로 한다.

빅쿼리랑 무엇인가?

빅쿼리는 페타 바이트급의 데이타 저장 및 분석용 클라우드 서비스이다.

요즘은 페타바이트급의 data warehouse로 부르는데, 쉽게 말해서 페타바이트급의 데이타를 저장해놓고, 쿼리를 통해서 조회나 통계 작업등을 할 수 있는 DB(라고 보기에는 약간 애매하지만)이다.

빅쿼리의 특징

대략적인 특징을 살펴보면 다음과 같다.

클라우드 서비스로 설치/운영이 필요 없음 (NoOps)

어디에 설치해서 사용하는 서비스가 아니라 구글 클라우드 서비스를 통해서 제공되는 빅데이타 저장 분석 서비스이다. 클릭 몇번으로 서비스 사용이 가능하고, 별도의 설정이나 운영이 필요 없다.

SQL 언어 사용

기존의 RDBMS에서 사용되는 SQL언어를 그대로 사용하기 때문에, 사용이 매우 쉽다.

클라우드 스케일의 인프라를 통한 대용량 지원과 빠른 성능

빅쿼리의 성능이나 스케일을 보려면 다음 예제를 보는게 좋다.

https://cloud.google.com/blog/big-data/2016/01/anatomy-of-a-bigquery-query


위키피디아에서 100 billion record (1000억개)의 레코드를 스캐닝해서 regular expression으로 “G.*o.*o.*g”) 문자열을 찾아내서 그 문서의 뷰수를 카운트 하는 예제이다.

대략 4TB 용량의 데이타가 핸들링 되고, 약 30초가 소요된다.

30초 동안, 약 3,300개의 CPU와, 330개의 하드 디스크, 330 Gigabit의 네트웍이 사용된다.

(자료 : https://cloud.google.com/blog/big-data/2016/01/bigquery-under-the-hood)

이 쿼리를 수행하는데 소요되는 비용은 딱 $20가 소요된다.

일반적인 인프라에서 빅데이타 연산을 하는데, 3300개의 CPU를 동시에 사용하기란 쉽지 않은 일이고, 이런 대용량 연산을 20$에 할 수 있는 것은 대용량 인프라를 공유하는 클라우드 서비스이기 때문에 가능하다.

데이타 복제를 통한 안정성

데이타는 3개의 복제본이 서로 다른 3개의 데이타 센터에 분산되어 저장되기 때문에 데이타에 대한 유실 위험이 적다.

배치와 스트리밍 모두 지원

한꺼번에 데이타를 로딩하는 배치 이외에도 REST API등을 통해서 실시간으로 데이타를 입력할 수 있는 스트리밍 기능을 제공하며, 스트리밍시에는 초당 100,000개의 행(row)의 데이타를 입력할 수 있다.

비용 정책

비용 정책 역시 클라우드 서비스 답게, DB 인스턴스와 같은 과금 방식이 아니라서 큰 데이타를 핸들링 하기 위해서 큰 인스턴스를 쓰고 사용하지 않는 동안에도 과금이 되는 정책이 아니라,

딱  저장되는 데이타 사이즈와, 쿼리시에 발생하는 트렌젝션 비용만큼만 과금이 된다.  데이타 저장 요금은 GB당 0.02$이고, 90일이 지나서 사용하지 않는 데이타는 자동으로 0.01$로 가격이 떨어진다.

클라우드 서비스에서 가격이 싸다는 일반적인 오브젝트 스토리지 (Google Cloud Storage : GB당 0.026$)보다 싸다. 트렌젝션 비용은 쿼리 수행시 스캔되는 데이타를 기준으로 TB당 $5 이다.  (월  1TB는 무료)
(나중에 자세하게 설명하겠지만, 스캔되는 컬럼당 비용이 나오기 때문에 사실상 비용을 계산해보면 그리 높지 않다)

가격 정책 : https://cloud.google.com/bigquery/pricing


빅쿼리가 기존의 빅데이타 플랫폼과 다른점은?

그렇다면 빅쿼리가 기존의 빅데이타 분석 플랫폼인 Hadoop, Spark등과의 차이가 무엇일까? 앞의 장점을 기반으로 그 차이점을 정리하자면 크게 다음과 같은 3가지를 들 수 있다.

쉽다.

보통 Hadoop이나 Spark등을 사용하게 되면, Map&Reduce(이하 MR) 로직을 사용하거나 SparkSQL을 사용하더라도 일정 수준 이상의 전문성이 필요하다. 또한 MR 로직의 경우 전문성이 있는 개발자가 분석 로직을 개발해야 하기 때문에 시간이 상대적으로 많이 소요되지만 빅쿼리는 로그인 후 SQL만 수행하면 되기 때문에, 상대적으로 빅데이타 분석이 쉽다.

운영이 필요 없다

Hadoop이나 Spark과 같은 빅데이타 솔루션의 경우에는 인스톨과 설정 그리고 클러스터의 유지 보수가 보통 일이 아니다. 그래서 별도의 운영 조직이 필요하고 여기에 많은 리소스가 소요되지만, 빅쿼리는 클라우드 서비스 이기 때문에, 별도의 운영등에 신경을 쓸 필요가 없이 개발과 분석에만 집중하면 된다.  

인프라에 대한 투자없이 막강한 컴퓨팅 자원을 활용

앞의 예에서 본것과 같이, 빅쿼리를 이용하면 수천개의 CPU와 수백/수천개의 컴퓨팅 자원을 사용할 수 있다. 물론 기존 빅데이타 플랫폼도 클라우드 환경에 올리면 수천개의 CPU를 사용하는 것이 가능은 하지만, 그 설정 작업과 비용적인 측면에서 차이가 크다.

빅쿼리 맛보기

그러면 직접 빅쿼리를 사용해보자. 빅쿼리 버전 HelloWorld라고 생각하면 된다.

가입 하기

http://cloud.google.com 으로 들어가서 구글 클라우드 서비스에 가입을 한후에,  로그인을 해서 아래 그림 처럼 결재 메뉴에서 빌링 정보를 입력한다 (신용 카드 정보 입력)



계정이 생성되면 자동으로 $300 의 무료 사용권이 생성되고, 이 금액은 60일동안 사용할 수 있다. (60일이 지나면 자동으로 소멸된다. ).

신용 카드 정보를 넣었더라도, 사용자가 직접 과금이 되는 플랜으로 업그레이드를 하지 않는 이상 과금이 되지 않으니 이 부분은 걱정하지 말기 바란다.

프로젝트 생성

구글 클라우드는 VM이나 각종 자원들을 프로젝트라는 개념으로 묶어서 사용한다. 처음 계정을 생성했으면 프로젝트가 없기 때문에 프로젝트를 생성하자.

아래 그림과 같이 상단 우측 메뉴에 프로젝트 생성 메뉴가 있다.


프로젝트 생성을 선택한 후 아래와 같이 프로젝트 이름을 입력하면 프로젝트가 생성된다.


빅쿼리 콘솔로 이동하기

프로젝트가 생성되었으면 메뉴에서 아래 그림과 같이 BigQuery 메뉴를 선택하게 되면 빅쿼리 웹 콘솔로 이동이 된다.




빅쿼리 메뉴로 들어가면 다음과 같은 작업 창이 나온다.




좌측은 프로젝트와 프로젝트에 속한 데이타셋과 테이블 리스트가 나온다.

나중에 데이타 모델을 다시 설명하겠지만, 데이타 셋 (dataset)은 RDBMS의 db와 같은 개념으로 테이블의 집합이라고 보면 되고, 그 안에 개별 테이블들이 들어가 있다.

우측 상단 쿼리 입력창에는 SQL을 입력해서 쿼리를 실행하고, 우측 아래에는 쿼리 결과를 볼 수 있다.

쿼리 실행

그러면 실제로 간단한 쿼리를 수행해보자

빅쿼리에서는 테스트를 위해서 몇가지 데이타 셋을 공개로 해놓았는데, bigquery-samples라는 데이타 셋에서 1000억개의 레코드를 가지고 있는  wikipedia_benchmark.Wiki100B 테이블에서, 위키 페이지 제목이 “Seoul”또는 “seoul”인 페이지의 제목과 뷰수를 쿼리를 해본다.


다음과 같이 쿼리를 입력하고


select title,sum(views) as views

from [bigquery-samples:wikipedia_benchmark.Wiki100B]

where regexp_match(title,'[Ss]eoul')

group by title

order by views desc;


쿼리 입력창 하단에 체크 마크를 누르면 다음과 같은 화면이 출력된다.


쿼리를 수행하기 전에, 쿼리가 제대로 되었는지 확인을 해주고, 위와 같이

Valid: This query will process 3.64 TB when run.”

3.64 TB를 스캐닝 할것임을 알려준다. (이를 통해서 쿼리 수행 비용을 예측해볼 수 있다.)


“Run Query” 버튼을 눌러서 쿼리를 수행하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있다.


RUN QUERY 버튼 가장 우측에 총 3.64TB를 처리했고, 총 수행 시간은 38.9초가 걸렸음을 확인할 수 있다.

그리고, 아래 쿼리 결과가 나온다.

Seoul 로 된 페이지가 11258720회 조회되었고, Seoul_National_University가 다음으로 894040회, FC_Seoul이 802570회 조회 된것을 확인할 수 있다.


지금까지 간략하게나마 빅쿼리에 대한 소개와 주요 특징 그리고 간단한 사용법을 소개했다.

다음 글에서는 빅쿼리의 내부 아키텍쳐에 대해서 설명하도록 한다.