キーバリュー型データベース

キーバリュー型データベースとは

キーバリュー型データベース（Key-Value Database）は、連想配列を基盤とするデータストレージパラダイムです。これは、現代では辞書やハッシュテーブルとして知られるデータ構造を利用しています。具体的には、データはキーと値のペアとして保存され、キーを使って高速にデータにアクセスできます。

概要

このデータベースでは、オブジェクトやレコードの集合を扱います。各レコードは、データを含む様々なフィールドを持ち、これらはレコードを特定する一意のキーによって保存・取得されます。キーは、データベース内のデータを見つけ出すための索引のような役割を果たします。

RDBとの違い

キーバリュー型データベースは、従来のリレーショナルデータベース（RDB）とは大きく異なります。RDBでは、データの構造がテーブルとして事前に定義され、各フィールドにはデータ型が定められます。これにより最適化が可能になりますが、柔軟性に欠けるという側面もあります。

一方、キーバリュー型データベースでは、データは単一の集合体として扱われ、各レコードが異なるフィールドを持つことができます。この柔軟性により、オブジェクト指向プログラミングのような現代的な概念をより良く反映できます。さらに、キーバリュー型データベースでは、オプションの値がプレースホルダや入力パラメータで表現されないため、RDBに比べてメモリ使用量が少ないことが多く、特定の負荷においては性能が向上することがあります。

歴史と再流行

キーバリューシステムは、長らく性能面や標準化の欠如からニッチな用途に限定されていました。しかし、2010年以降のクラウドコンピューティングの急速な普及とともに、NoSQL データベースの一部として再評価が進んでいます。

また、グラフデータベースであるArangoDBのように、内部的にキーバリュー型データベースを使用し、レコード間の関係性をデータ型として扱うデータベースも登場しています。

種類と例

キーバリュー型データベースは、一貫性モデル（結果整合性から直列化可能性まで）や、キーの順序付けサポートなど、様々な特徴を持つものがあります。また、データをメモリ（RAM）に保持するものや、ソリッドステートドライブ（SSD）やハードディスクドライブ（HDD）を利用するものなど、保存媒体も様々です。

データは、キーと値のペアの集合として表現されます。キーは複数の要素を持つことができ、順序付きリストとして指定されます。主分類キー（メジャーキー）はレコードを識別し、キーの先頭部分を構成します。後続の構成要素は小分類キー（マイナーキー）と呼ばれます。これは、ファイルシステムのディレクトリパス指定に似ています（例：/Major/minor1/minor2/）。

「値」の部分は、任意の長さを持つ未解釈のバイト文字列です。つまり、あらゆる種類のデータを格納できます。

歴史的な実装

Unix系システムでは、dbmが提供されています。これは、1979年にケン・トンプソンによって書かれたライブラリであり、後にMicrosoft Windowsにも移植されました。dbmは、任意のデータの連想配列を一つのキー（プライマリキー）で管理します。最近の実装には、sdbm、GNU dbm、Berkeley DBなどがあります。dbmはNoSQLの概念に先行しており、現代ではあまり言及されませんが、多くのソフトウェアで利用されています。

脚注

- キーバリュー型データベースは、NoSQL データベースの一種です。
- 柔軟性が高く、様々なデータ構造に対応できます。
- 高速なデータアクセスが可能で、大規模なデータ処理に適しています。
- 標準化が確立されていないため、用途に合わせて最適なシステムを選ぶ必要があります。

参照項目

- ビッグデータ
- データ解析
- 分散データストア
- ドキュメント指向データベース
- マルチモデルデータベース
- タプル空間

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