OSSで実現する効率化・コスト削減

Liquibaseを活用したデータベーススキーマ変更管理標準化による開発・運用効率と手戻りコスト削減事例

はじめに

現代のシステム開発において、データベーススキーマの変更管理は避けて通れない重要なプロセスです。アプリケーションの機能追加や改善に伴い、テーブル定義、インデックス、データなどが頻繁に変更されます。従来のSQLスクリプトを手動で管理し、各環境に適用する方法は、特にチーム開発や継続的なデリバリーを目指す環境では、多くの課題を抱えています。本記事では、このような課題に対し、オープンソースのデータベーススキーマ変更管理ツールであるLiquibaseを導入することで、開発・運用効率の向上とそれに伴うコスト削減を実現した事例をご紹介します。

導入前の状況

当組織では、複数の開発チームが並行して複数のアプリケーション開発を進めており、それぞれがデータベースを利用していました。データベーススキーマの変更は、開発者が手書きのSQLスクリプトを作成し、それをバージョン管理システムで管理、ステージング環境や本番環境への適用は、運用担当者が手動で実行するというプロセスをとっていました。

この運用には、以下のような課題がありました。

• 属人化とミスの発生: スクリプトの命名規則や管理方法がチームや担当者によって異なり、どのスクリプトをどの順番で適用すべきかが不明確になることが頻繁にありました。これにより、適用漏れや順番間違いによる本番環境でのエラー発生リスクが高く、手戻りや緊急対応が発生していました。
• 開発・レビュープロセスの非効率性: 開発者はスキーマ変更とアプリケーションコード変更を同期させる必要があり、変更内容のレビューはSQLスクリプトの目視に頼っていました。スキーマ変更の依存関係が複雑になると、レビューに時間がかかり、デプロイ計画も複雑化していました。
• 環境間の差異: 開発環境、ステージング環境、本番環境間でスキーマのバージョンがずれてしまい、特定の環境でしか発生しない不具合の原因となることがありました。環境構築やテストのためにデータベースを最新の状態にする作業も手間がかかりました。
• 運用負荷の増大: リリース頻度が高まるにつれて、運用担当者は多数のSQLスクリプトの管理と適用に追われ、本来注力すべきインフラ管理や監視業務への時間を圧迫していました。
• 手戻りによるコスト: スキーマ適用ミスによる障害発生は、原因特定、復旧、影響範囲調査、再デプロイといった一連の作業を引き起こし、多大な人件費と機会損失を生じさせていました。

これらの課題は、開発サイクル全体の遅延、運用コストの増大、そして品質低下に直結しており、抜本的な改善が求められていました。

導入の意思決定と選定

課題を解決するため、データベーススキーマ変更管理プロセスの標準化と自動化を目指し、専用ツールの導入を検討しました。商用ツールも存在しますが、ライセンスコストが高額であること、特定のデータベースベンダーに依存する可能性があることから、OSSを中心に比較検討を進めました。

検討の結果、以下の理由からLiquibaseの導入を決定しました。

• 汎用性の高さ: 様々なデータベースに対応しており、将来的なデータベース移行の可能性を考慮してもリスクが低いと判断しました。
• チェンジセット管理: スキーマ変更を「チェンジセット」という単位で管理し、適用済みかどうかをデータベース内で追跡できる仕組みが、手動管理の課題を直接的に解決すると評価しました。
• 多様な記述形式: XML, YAML, JSON, SQLなど、複数の形式でチェンジセットを記述できる柔軟性がありました。
• CI/CDとの連携の容易さ: MavenやGradleといったビルドツール、JenkinsやGitLab CIなどのCI/CDツールとの連携プラグインが豊富に提供されており、自動化パイプラインに組み込みやすい点が魅力的でした。
• コミュニティの活発さ: ユーザーが多く、情報が入手しやすいため、導入や運用における課題解決が期待できました。

導入における懸念点としては、全開発チームへのツールの浸透、既存プロジェクトへの適用方法、複雑なスキーマ変更の記述方法などがありました。これに対しては、まずは新規プロジェクトでPoCを実施し、その知見をマニュアル化して共有する、既存プロジェクトへは段階的に適用範囲を広げる、主要メンバーへのハンズオン研修を実施するといった対策を計画しました。

具体的な導入・活用

Liquibaseの導入は、まず新規開発プロジェクトから開始しました。プロジェクトの初期段階でLiquibaseの管理ファイル（changelog）を作成し、以降の全てのスキーマ変更はチェンジセットとしてこのファイルに追加するようにルールを定めました。

既存プロジェクトへの導入は、既存スキーマを基に初期changelogを生成し、過去の変更履歴を手動でチェンジセットとして記述し直す作業から始めました。これは時間と労力を要しましたが、一度完了すれば以降の管理が圧倒的に楽になるため、投資と判断しました。

Liquibaseの実行は、開発者のローカル環境だけでなく、CI/CDパイプラインに組み込みました。具体的には、アプリケーションコードのビルド・テストが成功した後、自動的にLiquibaseのupdateコマンドを実行し、テスト環境のデータベーススキーマを最新の状態に更新するように設定しました。これにより、常に最新のスキーマでアプリケーションの結合テストを実行できる体制を構築しました。

本番環境へのデプロイプロセスにもLiquibaseを組み込みました。CI/CDパイプラインの一部として、アプリケーションのデプロイ前にLiquibaseコマンドを実行し、本番データベースに保留中のスキーマ変更を自動的に適用するようにしました。これにより、手動による適用作業が不要になり、デプロイ作業の標準化と迅速化が実現しました。

導入によって得られた成果

Liquibaseの導入によって、以下のような定量的・定性的な成果が得られました。

• デプロイ時間の短縮と手戻りコストの削減: データベーススキーマ変更の適用作業が自動化・標準化されたことで、デプロイ全体の作業時間が平均で30%削減されました。また、スキーマ適用ミスによる本番障害の発生率は約90%低減し、それに伴う緊急対応や手戻りにかかるコストが大幅に削減されました。
• 開発効率の向上: 開発者はスキーマ変更の適用順序やバージョン管理に悩む必要がなくなり、アプリケーション開発に集中できるようになりました。各環境のスキーマ同期が容易になったことで、「特定の環境でだけ発生するバグ」の調査時間も削減されました。結果として、開発チーム全体のイテレーション速度が向上し、新機能のリリースサイクルが短縮されました。
• 運用負荷の軽減: 運用担当者は手動でのSQLスクリプト適用作業から解放され、より戦略的な運用改善や監視体制の強化に時間を充てられるようになりました。
• 品質と信頼性の向上: スキーマ変更が全てチェンジセットとしてコード化され、バージョン管理されるようになったことで、変更履歴の追跡やレビューが容易になり、データベースの品質と信頼性が向上しました。どの環境でも同じ手順でスキーマが構築・更新されるため、環境間の差異に起因する問題がほぼ解消されました。
• 新規メンバーのオンボーディング効率化: データベーススキーマの現状や変更履歴がchangelogファイルを見れば把握できるようになり、新しいメンバーがプロジェクトに参加した際にデータベース構造を理解するまでの時間が短縮されました。

これらの成果は、直接的なコスト削減だけでなく、開発・運用チーム全体の生産性向上とリリース速度向上という形で、ビジネス的な価値にも大きく貢献しています。

直面した課題と克服

導入プロセスにおいては、いくつかの課題にも直面しました。

• 既存システムの初回導入: 稼働中の大規模なデータベースを持つ既存システムへの初回導入時、既存スキーマからのchangelog生成と過去の変更履歴の整合性確認に手間取りました。これは、既存システムのリバースエンジニアリングと、チームメンバー間の知識共有を密に行うことで乗り越えました。
• 複雑なSQLの扱い: 特定のデータベースに依存する高度なSQL（手続き型言語など）を含むチェンジセットの記述や管理に、当初は戸惑いがありました。これについては、Liquibaseの提供するSQL形式のチェンジセットを活用しつつ、複雑な処理はストアドプロシージャとして別に管理するといった運用ルールを定めることで対応しました。
• 全チームへの展開: 各開発チームの開発スタイルや技術レベルが異なるため、全チームへのLiquibase導入と標準化ルールの徹底には時間がかかりました。PoC成功事例の共有会、社内での勉強会開催、導入ガイドラインの整備といった地道な活動を通じて、徐々に浸透を図りました。

まとめと今後の展望

本事例は、オープンソースのデータベーススキーマ変更管理ツールであるLiquibaseを導入することで、従来の手動による非効率でリスクの高いプロセスを、標準化・自動化された効率的なプロセスへと変革し、顕著な開発・運用効率の向上と手戻りコストの削減を実現したものです。

Liquibaseは特定のデータベースに依存しない汎用性の高さとCI/CDツールとの連携の容易さから、多くの開発環境で活用できる可能性を秘めています。特に、データベーススキーマ変更に起因する問題で開発や運用にボトルネックを感じている組織にとって、有効なソリューションとなり得ます。

今後は、テストデータ管理の自動化や、データベースのパフォーマンス監視と連携したスキーマ変更の影響評価など、データベース周りのさらなる自動化・効率化にOSSを活用していくことを検討しています。データベースはシステムの根幹であり、その管理効率化は開発組織全体の生産性向上に不可欠であると改めて認識しています。