AlloyDBとCloud SQL for PostgreSQLの使い分け

AlloyDB for PostgreSQLは、Google Cloudが提供する次世代のPostgreSQL互換データベースサービスで、高性能かつミッションクリティカルなworkloadsのために設計されています。クラウドネイティブなアーキテクチャによりコンピューティングとストレージを分離し、それぞれを独立してスケールできる点が特長です。さらに、高度なベクトル検索を実現するAlloyDB AIと、トランザクションデータに対して分析クエリを直接高速実行できるネイティブのカラムナエンジンを備えています。

主要な拡張機能と互換性

アーキテクトからよく寄せられる質問のひとつが、AlloyDBが標準のPostgreSQLエコシステムと互換性を持つかどうかです。AlloyDBは完全なPostgreSQL互換性を備え、主要なオープンソース拡張機能をサポートするとともに、強力な独自機能も追加しています。

• 標準拡張機能: PostGIS(地理空間)、pg_cron(ジョブスケジューリング)、pgaudit(コンプライアンスログ)、pg_stat_statements(モニタリング)を完全サポート。
• AlloyDB独自の拡張機能:

\*google_columnar_engine:分析クエリを自動的に高速化(HTAP — ハイブリッドトランザクション・分析処理)。

\* vector:AI類似検索をより高速化するために最適化されたpgvector。

\* alloydb_ai:Vertex AIとのネイティブ統合により、SQLから直接MLモデルを呼び出し可能。

従来のPostgreSQL構成と比べて、AlloyDBは大幅に高いスループット、低レイテンシ、高速な分析性能を実現しつつ、フルマネージドかつPostgreSQL互換であり続けます。

すべての選択肢を比較する前に、まずCloud SQLのエディションを把握しておきましょう。

• Cloud SQL Enterprise:汎用および業務上重要なworkloads向けの、マネージドPostgreSQLの基本ティア。最大96 vCPU、624 GB RAMをサポートし、可用性SLAは99.95%。
• Cloud SQL Enterprise Plus:より大規模かつ高い可用性が求められるニーズに対応し、最大128 vCPU、864 GB RAMをサポートする性能最適化マシンタイプを提供。主な強化点は次のとおりです。

- ほぼゼロダウンタイムのメンテナンス: メンテナンス中の接続断は1秒未満。

- Data Cache: 読み取り性能を最大4倍に向上。

- パフォーマンス強化: 書き込みレイテンシを最大2倍改善。

- 卓越した可用性: 99.99% SLA(メンテナンスを含む)、最大100%の財務クレジット対象。

いずれのエディションも従来型のPostgreSQLアーキテクチャを採用しており、アプリケーションをリファクタリングせずにマネージドPostgreSQLへ移行したい「リフト&シフト」移行に最適です。

表:Cloud SQL Enterprise vs Enterprise Plus vs AlloyDB( 生データを表示)

具体的なパフォーマンスを示すため、3つのPostgreSQLサービスすべてに対し、同一の4 vCPU、32GB RAM構成で包括的なベンチマーク²を実施しました。

テスト手法は次の2つを組み合わせています。

• 標準ベースライン: pgbenchを用いて、純粋なトランザクションスループット(TPS)とレイテンシを測定。
• 実環境シミュレーション: 100,000件のトランザクション、10,000ユーザー、1,000商品を含む独自のEコマースworkloadで、複雑なアプリケーション挙動を再現。

OLTP(トランザクション)パフォーマンス

表:OLTP(トランザクション)パフォーマンス( 生データを表示)

主なポイント

• Cloud SQL Enterprise Plusは、全体のトランザクションスループットで最高値を記録(Enterpriseより48%高速)。
• AlloyDBはSELECT操作で群を抜き、Enterprise Plusの2.7倍の性能を発揮。
• 各サービスの性能差は、アプリケーションのスケーラビリティに直結するレベル。

補足: AlloyDBの分離型アーキテクチャでは、トランザクション管理にわずかなネットワークオーバーヘッドが発生します。小規模インスタンス(4 vCPU)では、モノリシックなCloud SQL Enterprise PlusのCPU性能がわずかに上回ります。ただし、より大規模なインスタンス(16 vCPU以上)では、AlloyDBのスケーラビリティの優位性により、この傾向は通常逆転します。

OLAP(分析)パフォーマンス

表:OLAP(分析)パフォーマンス( 生データを表示)

主なポイント

• Cloud SQL Enterprise Plusは、複雑な集計処理でEnterpriseより42%高速。
• AlloyDBのカラムナエンジンは、シンプルな分析クエリで最速。
• Enterprise Plusはクエリの種類を問わず、最も安定した分析性能を発揮。

混合workload(HTAP)パフォーマンス

表:混合workload(HTAP)パフォーマンス( 生データを表示)

主なポイント

• AlloyDBは混合workloadで最も優れた処理能力を示し、EnterpriseよりOLTP性能が48%高い。
• Enterprise Plusは同時実行の分析クエリで高い性能を発揮。
• 上位2つのオプションは、混合シナリオでEnterpriseを大きく上回る。

上記のベンチマーク結果をもとに、最適なPostgreSQLサービスを選ぶための早見表を以下にまとめます。

表:簡易選定ガイド( 生データを表示)

AlloyDBは、すべてのPostgreSQL workloadsの代替となるものではありません。パフォーマンス、可用性、スケールが最重要となるシナリオでこそ真価を発揮します。代表的なユースケースは次のとおりです。

1. 高性能トランザクションworkloads

AlloyDBは、常時高スループットと低レイテンシが求められるworkloadsで威力を発揮します。今回のベンチマークでは867 TPSを達成し、SELECT性能は2,148 ops/secと卓越した結果を示しました。次のような用途に最適です。

• 読み取りトラフィックが多い大規模Eコマースプラットフォーム
• 高速なデータ取得が必須となる金融サービスや決済処理システム
• リアルタイムなステート管理やリーダーボード更新を伴うゲームプラットフォーム

パフォーマンスのポイント: 全体TPSではCloud SQL Enterprise Plus(943)が上回るものの、AlloyDBはSELECT操作が3.6倍高速で、読み取り中心のトランザクションworkloadsでは優位に立ちます。

2. ハイブリッドトランザクション・分析処理(HTAP)

AlloyDBは、別の分析システムへデータをオフロードすることなく、同じデータ上でトランザクションクエリと分析クエリを同時に実行できます。今回のベンチマークでは、混合workloadで839の同時OLTP ops/secを処理しました。次のような用途に最適です。

• 取引パターンの即時分析が求められるリアルタイム不正検知
• 本番データを活用した運用ダッシュボード
• SaaSプラットフォームへの組み込み分析

パフォーマンスのポイント: AlloyDBは混合workloadで最高の性能を示し、Cloud SQL Enterpriseより48%多くの同時OLTP操作を処理しつつ、強力な分析クエリ性能も維持しました。

設計上の重要な留意点: 分析workloadsでAlloyDBを使う場合、従来の行ベースRDBMSとは異なる発想が求められます。カラムナエンジンは、行全体ではなく特定のカラムをスキャンするように最適化されているためです。具体的には次のとおりです。

• 分析クエリは、従来の意味でのインデックスに依存しないのが一般的
• SELECT *ではなく、必要なカラムだけを選択するクエリの方が高速
• スキーマやクエリは、カラム単位のアクセスパターンを前提に設計するのが望ましい

この発想を取り入れることが、AlloyDBの分析機能を最大限に引き出す鍵となります。

3. 高可用性が求められるミッションクリティカルなアプリケーション

AlloyDBは、メンテナンスを含む99.99% SLA、高速フェイルオーバー、最小限の運用負荷を提供します。Cloud SQL Enterprise Plusも、サブセカンドのメンテナンスダウンタイムで99.99% SLAを実現しています。いずれも次の用途に適しています。

• 常時稼働が求められるヘルスケアシステム
• 取引・金融プラットフォーム
• グローバルERPや基幹業務システム

パフォーマンスのポイント: Enterprise Plusはメンテナンスダウンタイムが1秒未満(Enterpriseは約30秒)、AlloyDBはあらゆる操作でほぼゼロダウンタイムを実現します。

4. AI/MLおよびデータ集約型workloads

AlloyDBはGoogle CloudのAI・データエコシステムと密接に連携し、次のような用途で高速なアクセスパターンをサポートします。

• パーソナライゼーションやレコメンドエンジン
• IoTやテレメトリデータの取り込み
• 最新の運用データへの高速アクセスが必要なAI駆動アプリケーション

5. ベクトル検索・AIアプリケーション

AlloyDBは、標準のPostgreSQL実装を大きく上回る最適化されたベクトル検索機能を提供します。IVFFlatやHNSWなどpgvectorの最適化により、標準のpgvector実装と比較して最大10倍高速なベクトルクエリを実現します。次のような用途に最適です。

• 高速な類似性マッチングが必要なセマンティック検索アプリケーション
• 埋め込みベースのフィルタリングを利用するレコメンドシステム
• 高速なベクトル参照を要するRAG(検索拡張生成)アプリケーション
• 大規模なナレッジベースを持つAI搭載チャットボット

性能上のメリット: AlloyDBのモデルエンドポイント連携により、データベース内で直接埋め込みを生成できるため、外部API呼び出しが不要となり、AI workloadsのレイテンシを削減できます。

6. 大規模運用時のコスト効率

大規模環境では、特に高可用性かつ読み取り中心のworkloadsで、AlloyDBはコスト効率に優れます。Cloud SQL EnterpriseおよびEnterprise Plusでは、HA構成と読み取りレプリカそれぞれに個別のストレージが必要となり、合計ストレージコスト(プライマリ+スタンバイ+レプリカ)が増加します。一方AlloyDBでは、HAノードと読み取りプールが同じ基盤ストレージレイヤーを共有するため、ストレージ料金は1回分だけで済みます。

同一の4 vCPU構成、HA + 読み取りレプリカ1台(計3インスタンス)、ストレージ1.75 TiBにおけるコスト比較:

• Cloud SQL Enterprise:月額$2,066
• Cloud SQL Enterprise Plus:月額$2,141
• AlloyDB:月額$2,064

ストレージ面のメリット: 高可用性に加えて読み取りレプリカが必要な構成(計3インスタンス)では、ストレージが1.75 TiBを超えるほどAlloyDBのコスト優位性は高まります¹。これは、Cloud SQLがデータの完全なコピーを3つ保持する(プライマリ+HA+レプリカ)のに対し、AlloyDBは全ノードで共有する1つのコピーのみを保持するためです。

結論: AlloyDBの優れたパフォーマンスは小規模なデプロイでは割高になりますが、ストレージが1.75 TiBを超えるとEnterpriseとコスト面で並び、データ集約型アプリケーションにとってますます魅力的な選択肢となります。

Google Cloudは現在、それぞれ異なる役割を担う3つの強力なマネージドPostgreSQLの選択肢を提供しています。

• 信頼性が高く汎用的なworkloads向けのCloud SQL Enterprise(ベースライン635 TPS)
• より大規模で、高い可用性とパフォーマンスを求めるアプリケーション向けのCloud SQL Enterprise Plus(943 TPS、分析処理が42%高速)
• 最大限のパフォーマンス、スケーラビリティ、組み込み分析を必要とするミッションクリティカルシステム向けのAlloyDB(867 TPS、SELECT操作が3.6倍高速)

重要なポイント: AlloyDBはストレージ容量が大きくなるほどコスト効率が高まります。1.75 TiBのストレージとHA + 読み取りレプリカ構成では、AlloyDBとCloud SQL Enterpriseの月額コストはほぼ同等($2,064対$2,066)です。一方、ストレージ容量が小さい場合は、AlloyDBのコンピュート料金が高めのため、Cloud SQL Enterpriseの方がコストパフォーマンスに優れます。

パフォーマンスに基づく推奨

• 最大限のトランザクションスループットを求める純粋なOLTP workloadsには、Enterprise Plusを選択
• 読み取り中心のアプリケーション、混合HTAP workloads、SELECT性能が重要な場面では、AlloyDBを選択
• 性能要件が中程度でコストを重視するアプリケーションには、Enterpriseを選択

唯一の正解はなく、自社のworkloadに合った選択があるだけです。これらの選択肢を検討中で、パフォーマンス、コスト、アーキテクチャ面での助言が必要であれば、DoiTのエキスパートが、データに基づく確かな意思決定をサポートします。クラウドジャーニーに最適なPostgreSQL戦略の策定に向けて、ぜひお気軽にご相談ください。

¹ ストレージコストの算出: Google Cloud Pricing Calculator(2025年12月)に基づき、Cloud SQLのストレージはインスタンスごとに月額$0.17/GiB。HA + 読み取りレプリカ1台の構成では、ストレージを3倍割り当てる必要があり(プライマリ+HA+レプリカ)、加えてプライマリインスタンス分のバックアップストレージ(約$0.08/GiB/月)が発生します。AlloyDBのストレージは月額$0.30/GiB + バックアップ$0.10/GiB = 合計$0.40/GiBですが、全ノードで共有ストレージを利用します。

分岐点の分析

• Cloud SQL(3インスタンス):(3 × $0.17) + $0.08 = 実効レート$0.59/GiB
• AlloyDB(共有):合計レート$0.40/GiB
• AlloyDBのストレージは常にコスト効率に優れていますが、総コストの均衡点はおよそ1.75 TiBで、ここでストレージの節約分がAlloyDBのコンピュートコスト増を相殺します。

Pricing Calculatorのリンク

• Cloud SQL Enterprise
• Cloud SQL Enterprise Plus
• AlloyDB for PostgreSQL

² パフォーマンステストの方法論: 完全なテストスイートと方法論は次のリポジトリで公開しています:https://github.com/aamir814/gcp-postgres-benchmarks。テスト内容には、同一インフラ構成でのOLTP(pgbench + 独自トランザクション)、OLAP(複雑な分析クエリ)、混合HTAP workloadsが含まれます。