説明
SQLite は、アプリケーションに直接組み込むことができる軽量のオープンソースリレーショナルデータベースであり、専用サーバーなしでデータの保存と管理のための効率的なソリューションを提供します。
SQLite とは何ですか？
SQLite は、完全なリレーショナル SQL データベースエンジンを実装し、サーバーなし、設定不要、自立型の C で書かれたデータベースライブラリです。データベース全体（テーブル、インデックス、データなど）をディスク上の単一ファイルに格納し、さまざまなシステムでの移植性と使用の簡便さを提供します。2000 年に D. Richard Hipp によって作成された SQLite は、モバイルアプリケーション、組み込みシステム、ウェブブラウザ、デスクトップソフトウェアなど、ローカルデータベースを必要とするアプリケーションで広く使用されています。
主な特徴
- サーバーレス:
- MySQL や PostgreSQL などのデータベースとは異なり、SQLite は別のサーバープロセスを必要としません。このライブラリはアプリケーションに直接組み込まれ、関数呼び出しを通じてデータベースファイルにアクセスします。これにより、オーバーヘッドが減少し、設定が簡素化されます。
- 自立型:
- SQLite は外部ライブラリ（標準 C ライブラリを除く）に依存せず、機能するために必要なすべてを含んでいます。これにより、リソースが限られている環境（組み込みデバイスなど）に最適です。
- 単一ファイル:
- データ、スキーマ、インデックスを含むデータベース全体は、拡張子 .db または .sqlite の単一ファイルに保存されます。このファイルは移植性があり、SQLite のアーキテクチャと互換性があれば、システム間で簡単にコピーまたは移動できます。
- ACID トランザクション:
- SQLite は ACID（原子性、一貫性、隔離性、耐久性）属性を持つトランザクションをサポートし、停電などの障害時でも書き込みおよび読み込み操作の信頼性を保証します。
- 標準 SQL のサポート:
- SQLite は、テーブル、インデックス、主キーや外部キー、トリガー、ビュー、サブクエリを含む、SQL のほとんどの標準（SQL92、拡張付き）を実装しています。ただし、ALTER TABLE の部分的なサポートや、RIGHT OUTER JOIN および FULL OUTER JOIN のサポートがないなど、いくつかの制限があります。
- 動的型付け:
- 他のリレーショナルデータベースとは異なり、SQLite は動的型付けを使用し、列が異なる型の値（整数、テキスト、または同じ列内の NULL など）を格納できるようにします。「型の親和性」（INTEGER、TEXT、BLOB など）を定義してストレージをガイドしますが、厳密な制約を課しません。
- 軽量で高速:
- SQLite は非常に効率的で、ライブラリのサイズは約 700 KB です。中程度のデータ量における読み書き操作に最適化されており、低い同時実行シナリオで他のシステムと同等以上のパフォーマンスを発揮します。
- パブリックドメインライセンス:
- SQLite はパブリックドメインであり、商業プロジェクトやオープンソースプロジェクトでライセンスの制約なしに自由に使用できます。
内部動作
- アーキテクチャ:
- SQLite はアプリケーションに組み込まれたライブラリとして機能し、データベースファイルを管理するために直接呼び出しを行います。内部のデータベースエンジンには SQL パーサー、クエリオプティマイザー、およびストレージマネージャーが含まれます。
- ストレージは効率的なバイナリファイル形式に基づき、固定ディスクページ（通常は 4 KB）を使用してデータとインデックスを B+ ツリー構造に整理します。
- 同時実行性:
- SQLite は同じデータベースに複数の接続をサポートしますが、制限があります。ファイルロックを使用して同時実行性を管理し、一度に一つの書き込み操作のみを許可します（直列化）。読み込みは同時実行できますが、書き込みは他の操作をブロックします。
- バージョン 3.7.0 以降、SQLite は WAL（Write-Ahead Logging）モードをサポートしており、書き込み操作中に同時読み込みを可能にすることで同時実行性を改善しますが、一度に一つの書き込みに依然制限されます。
- 拡張性:
- SQLite はカスタム拡張を許可し、C やその他の言語でのユーザー定義関数（UDF）をサポートし、高度なテキスト検索用の FTS（Full-Text Search）などの追加モジュールをサポートしています。
利点
- 使いやすさ: サーバーの設定や複雑な管理を必要とせず、シンプルなソリューションが必要な開発者に最適です。
- 移植性: データベースファイルは外部依存関係なしに簡単に移動またはコピーできます。
- リソース消費が少ない: メモリとディスクスペースをほとんど消費せず、スマートフォンや IoT のようなリソースが限られたデバイスに最適です。
- 信頼性: ACID トランザクションのサポートにより、障害シナリオでもデータの整合性が保証されます。
- 広範な採用: 数十億のデバイスで使用されており、ウェブブラウザ（Firefox、Chrome）、モバイルオペレーティングシステム（Android、iOS）、Adobe Lightroom や Skype のようなアプリケーションで利用されています。
欠点
- 限られた同時実行性: 高い書き込み同時実行が必要なアプリケーション、例えば数千の同時ユーザーがいるウェブサーバーには適していません。このような場合、PostgreSQL や MySQL のようなデータベースがより適切です。
- スケーラビリティ: 数テラバイトまでのデータベースには効率的ですが、SQLite は大容量のデータや複雑な分析のワークロードに最適化されていません。
- 不完全な SQL 機能: RIGHT OUTER JOIN、ストアドプロシージャ、ALTER TABLE を介した複雑なスキーマ変更などのいくつかの高度な機能のサポートが欠けています。
- セキュリティ: SQLite には、ユーザーや権限のようなネイティブアクセス制御がなく、アクセスはファイルシステムによって管理されています。
ユースケース
- モバイルアプリケーション: Android や iOS でアプリケーションのデータ（メッセージ、連絡先、設定など）を保存するために使用されます。
- 組み込みシステム: 低リソース消費のため、IoT デバイス、スマートテレビ、家電製品で一般的です。
- デスクトップアプリケーション: ブラウザ（履歴やクッキーの保存）やメディアマネージャーなどのソフトウェアは SQLite を使用しています。
- プロトタイピング: クライアントサーバーデータベースに移行する前にアプリケーションを開発しテストするのに便利です。
- ローカルデータベース: リモートアクセスや高い同時実行が必要ないスタンドアロンアプリケーションに最適です。
結論
SQLite は、ローカルで信頼できて統合が容易なデータベースを必要とするアプリケーションに対して、堅牢で軽量かつ多目的なソリューションです。高い同時実行性や大容量データのシナリオには適していませんが、そのシンプルさ、移植性、効率性により、モバイルデバイスから組み込みシステムまで幅広く人気のある選択肢となっています。