8.5 NoSQL データストア

一部のデータベースはリレーショナルではなく、SQLをサポートしていません。これらは、非常に大きなデータセットの処理や柔軟なデータ定義を目的としており、NoSQL (Not Only SQL) と総称されています。

8.5.1 dbmファミリ

dbmはNoSQLという言葉が生まれる前から存在する、シンプルなキーバリューストア（キーと値の組）です。Pythonの辞書とよく似た操作感で、ディスク上のファイルに直接データを保存できます。

import dbm

# 'c'モードは読み書き両用で、ファイルがなければ作成する
db = dbm.open('definitions', 'c')

# 辞書のようにキーに値を代入して保存
db['mustard'] = 'yellow'
db['ketchup'] = 'red'

# データの取得（バイト列として返される）
print(db['mustard']) # b'yellow'

db.close()

8.5.2 memcached

memcachedは、キーと値のための高速な「インメモリ」のキャッシュサーバーです。データは永続的ではなく、メモリが不足すると古いデータから消去されていきます。

Pythonから操作するには、python-memcached などのサードパーティ製ドライバを使用します。

# pip install python-memcached が必要
import memcache

# memcachedサーバーに接続
db = memcache.Client(['127.0.0.1:11211'])

# 値の設定と取得
db.set('marco', 'polo')
print(db.get('marco')) # 'polo'

# 数値のインクリメント
db.set('ducks', 0)
db.incr('ducks', 2)
print(db.get('ducks')) # 2

8.5.3 Redis

Redisは、memcachedに似ていますが、データをディスクに保存して再起動に対応できたり、単純な文字列以外の多様なデータ構造（リスト、ハッシュ、集合など）を扱えたりする強力なデータ構造サーバーです。

# redis-py ドライバのインストール
$ pip install redis

import redis

# Redisサーバーに接続（デフォルトで localhost:6379）
conn = redis.Redis()

文字列と数値の操作

conn.set('secret', 'ni!')
print(conn.get('secret')) # b'ni!'

conn.set('carats', 24)
conn.incr('carats', 10) # 10増やす
print(conn.get('carats')) # b'34'

リスト（List）

Redisのリストは文字列のみを格納できます。先頭（lpush）や末尾（rpush）への追加が可能です。

# 先頭に要素を追加
conn.lpush('zoo', 'bear', 'alligator', 'duck')

# 全要素を取得 (0 から -1 は全体を意味する)
print(conn.lrange('zoo', 0, -1))
# [b'duck', b'alligator', b'bear']

ハッシュ（Hash）

Pythonの辞書に似ていますが、値は文字列のみです。1段階の深さのキー・バリューのペアを保持します。

conn.hmset('song', {'do': 'a deer', 're': 'about a deer'})
conn.hset('song', 'mi', 'a note to follow re')

print(conn.hgetall('song'))
# {b'do': b'a deer', b're': b'about a deer', b'mi': b'a note to follow re'}

集合（Set）とソート済み集合（Sorted Set / zset）

重複のない要素の集まりを扱います。和集合や積集合などの集合演算も可能です。また、各要素に「スコア」を持たせて順序付けできるソート済み集合は、タイムラインやランキングに非常に便利です。

import time

# ソート済み集合の例：タイムスタンプをスコアとしてログイン履歴を記録
now = time.time()
conn.zadd('logins', {'smeagol': now})
conn.zadd('logins', {'sauron': now + 300}) # 5分後

# ログイン順に取得
print(conn.zrange('logins', 0, -1, withscores=True))

キャッシュと有効期限

Redisの全てのキーには有効期限を設定でき、指定した時間が経過すると自動的に削除されます。

conn.set('temp_key', 'hello')
conn.expire('temp_key', 5) # 5秒後に削除されるように設定