組み込みデータベース

概要

組み込みデータベースは、アプリケーションに直接統合された軽量なインプロセスデータベースで、パフォーマンス、オフラインアクセス、最小限のリソース使用が重要なエッジ、モバイル、IoTアプリケーションに最適です。別のサーバーとして動作する従来のデータベースとは異なり、組み込みデータベースはローカルで動作し、別途インストールする必要がなく、シングルユーザー環境に最適化されています。主な機能には、ACIDコンプライアンス、ローカル・データ・ストレージ、ビルトイン同期などがあります。組み込みデータベースは、ヘルスケア、小売、フィールドサービスなど、接続性が重要な業界で一般的に使用されています。適切な組込みデータベースの選択は、データモデル、プラットフォームの互換性、パフォーマンス、オフラインサポート、セキュリティ要件などの要因によって決まります。

組み込みデータベースとは？

組み込みデータベースは、アプリケーションに緊密に統合された軽量なデータベースで、別のデータベースサーバーを必要とせずにローカルで実行することができます。アプリケーションの一部として動作し、多くの場合、同じプロセスまたは同じデバイス上に存在します。このアーキテクチャにより、組み込みデータベースは、エッジコンピューティング、モバイルアプリ、IoTデバイス、および低レイテンシーを必要とするその他の環境にとって理想的なものとなります、 オフラインアクセスと最小限のリソース使用が重要である。通常、高速なパフォーマンス、低オーバーヘッド、容易なデプロイメントを提供するため、制約のある環境や接続の切れた環境で信頼性の高いデータストレージを必要とするアプリケーションにとって実用的な選択肢となる。

この資料では、組込みデータベースについて、従来のデータベースとの比較、特徴、利点、使用例、そして組織で使用するデータベースを選択するための基準について詳しく説明します。

• 組込み型データベースと従来のデータベースの比較
• 組込みシステムとは何か？
• 組込みシステムと組込みデータベースの比較
• 組み込みデータベース機能
• 組み込みデータベースの利点
• 組み込みデータベースの使用例
• 組み込みデータベースの比較
• 組み込みデータベースの選び方
• 主な収穫とリソース

組込み型データベースと従来のデータベースの比較

組み込み型データベースと従来型データベースは、アプリケーションのニーズに応じて、それぞれ異なる目的を果たします。組込み型データベースはシンプルでローカルな利用を想定して設計されているのに対し、従来型データベースは大規模なマルチユーザー環境に適した機能を備えています。ここでは、その主な違いを比較する：

組込みシステムとは何か？

組込みシステムは、より大きなデバイスやアプリケーションの中で専用の機能を実行するように設計された、特殊なコンピューティングシステムです。汎用コンピュータとは異なり、組み込みシステムは一般的にリソースに制約があり、効率性、信頼性、リアルタイム性能のために最適化されています。組込みシステムは、スマートフォンや医療機器から産業機械やIoTセンサーまで、幅広いデバイスに搭載されており、特定のタスクやプロセスを制御します。組込みシステムは、接続性やコンピューティング・パワーが制限された環境で動作することが多いため、ローカル・データ処理とストレージのための組込みデータベースのような統合された軽量ソリューションが有効です。

組込みシステムと組込みデータベースの比較

組み込みシステムは、ハードウェアを制御したり、デバイス内で特定の機能を実行したりするために使用される。例えば、スマート・サーモスタットでは、組み込みシステムは温度センサーを読み取り、暖房や冷房を調整し、ユーザー・インターフェースを制御します。リアルタイムの意思決定と物理世界とのインタラクションを担う。CやC++のような言語を使ってこれらの機能を実行するように組み込みシステムをプログラムし、リソースが限られたハードウェアに配置することになる。

一方、組み込みデータベースは、その組み込みシステム内でデータをローカルに管理するために使用される。同じスマートサーモスタットの例では、組み込みデータベースは、温度履歴、ユーザー設定、または使用パターンを保存することができます。ネットワーク接続や外部データベースサーバーを必要とせず、高速で軽量なデータ操作を行うために使用する。これにより、デバイスはオフラインで動作し、重要なデータを永続的に保存し、必要に応じてクラウドと同期することができる。

要するに、組み込みシステムを使用してデバイスを実行し、その動作を管理し、組み込みデータベースを使用して、その動作をサポートし、強化するデータを処理します。

組み込みデータベース機能

組込みデータベースは、アプリケーションの中で動作するように設計されており、多くの場合、リソースが限られていたり、接続が断続的であったりする環境で使用されます。このようなユースケースをサポートするために、パフォーマンス、信頼性、および統合のしやすさを優先した特別な機能を備えています。以下は、組み込みデータベースでよく見られる主な機能の一部です：

• 軽量アーキテクチャ： 組み込み型データベースは、フットプリントが小さく、メモリ使用量が少ないように最適化されているため、モバイルアプリ、IoTデバイス、エッジシステムに最適です。
• ACID（原子性、一貫性、分離、耐久性）準拠： ACIDサポート 停電やシステム障害が発生した場合でも、データの信頼性と一貫性が保たれます。
• ローカル・データ・ストレージ： 組み込みデータベースは、データをデバイス上に直接保存するため、リモートサーバーに依存することなく、高速アクセスとオフライン機能を実現します。
• 高性能の読み取り/書き込み操作： 組込み型データベースは、リアルタイムアプリケーションをサポートする低レイテンシのデータアクセスを提供する、スピードのために構築されています。
• 組み込みのレプリケーションと同期： 多くの組み込みデータベースには、デバイス間でデータを複製したり、接続が回復したときにクラウドと同期したりするツールが含まれている。
• セキュリティ機能： 暗号化と認証のオプションは、医療や金融のアプリケーションに不可欠な、静止時と転送時の両方で機密データを保護するのに役立ちます。

組み込みデータベースの利点

組込み型データベースは、特にリソースに制約のある環境、または接続されていない環境において、ローカルでのデータ処理を必要とするアプリケーションに理想的ないくつかの利点を提供します。アプリケーションに直接統合することで、信頼性の高い高パフォーマンスのデータ管理を実現しながら、別個のデータベースサーバーの必要性を排除します。以下は、組み込みデータベースを使用する主な利点です：

• 外部依存はない： 組み込み型データベースはホストアプリケーション内で実行されるため、別のサーバーや複雑なインフラを必要としない。
• オフライン機能： データはローカルに保存されるため、組み込みデータベースはネットワーク接続がなくてもアプリケーションの全機能を実現する。
• より速いパフォーマンス： データをデバイス上に保存して処理することで、組込みデータベースは低レイテンシの読み取り/書き込み操作を実現し、次のような用途に最適です。 リアルタイム使用例.
• 配備の簡素化： データベースはアプリケーションと一緒にパッケージ化されているため、個別のデータベースシステムをインストールしたり管理したりする必要がなく、運用の複雑さを軽減できます。
• 資源の消費を抑える： 軽量設計のため、CPUやメモリ、ストレージ容量が限られたデバイスに適している。
• 信頼性の向上： ACIDトランザクションやクラッシュ・リカバリなどの機能は、障害が発生した場合でもデータの整合性と一貫性を確保するのに役立つ。
• 安全なデータの取り扱い： 多くの組み込みデータベースは暗号化とアクセス制御をサポートしており、デバイスに保存された機密データの保護に役立っている。

これらの利点により、組み込みデータベースは、エッジコンピューティング、モバイルアプリケーション、IoTデバイス、および効率性、自律性、信頼性が不可欠なその他のシナリオに最適な選択肢となっている。

組み込みデータベースの使用例

組込み型データベースは、アプリケーションがローカルにデータを保存・処理する必要がある場合に適しており、多くの場合、リソースが限られていたり、接続が断続的であったりします。設置面積が小さく、高速なパフォーマンスと内蔵の信頼性により、幅広い業界やデバイスに最適です。ここでは、最も一般的な使用方法をご紹介します：

• IoTデバイス: 組込み型データベースは、サーモスタット、ウェアラブル、産業用モニターなどのスマートデバイス上のセンサーデータをローカルに保存し、リアルタイム分析とオフライン操作を可能にする。
• モバイル・アプリケーション: スマートフォンやタブレットのアプリは、埋め込みデータベースを利用してコンテンツをキャッシュし、ユーザーデータを保存し、インターネットにアクセスしなくても完全な機能を維持する。
• エッジコンピューティング: エッジ・デプロイメントでは、組み込みデータベースがソースに近いローカル・データ処理を可能にし、レイテンシーと帯域幅の使用を削減すると同時に、応答性を向上させる。
• 医療・ヘルスケア機器: ポータブル診断ツールや患者監視システムは、医療データを安全に保存し、クリティカルな環境での信頼性を維持するために、組み込みデータベースを利用しています。
• 小売およびPOSシステム: 組み込み型データベースは、ネットワーク接続が制限されていたり、利用できなかったりする場合のオフライン取引、在庫追跡、顧客データ管理に威力を発揮する。
• 産業オートメーションと制御システム: 工場や設備に組み込まれたシステムは、データを記録し、設定を管理し、デバイス上のデータベースを使用して自律的に動作することができる。
• 車載システム： 自動車は、ナビゲーション、診断、インフォテインメント、性能監視をサポートするために組み込みデータベースを利用しているため、外部サーバーに依存する必要がない。

組み込みデータベースの比較

組込みデータベースには様々な形態があり、それぞれがパフォーマンス、スケーラビリティ、オフライン機能など、特定のアプリケーションのニーズに最適化されています。組み込みデータベースを選択する際には、プラットフォームのサポート、データモデル、同期機能、パフォーマンス特性などの要素を考慮する必要があります。以下は、5つの一般的な組込みデータベースの比較で、選択の参考になります。

データベース	データモデル	プラットフォームのサポート	オフラインサポート	シンク機能	ACID コンプライアンス	注目すべき機能
Couchbase Lite	ドキュメント（JSON）	iOS、Android、Windows、Linux、macOS	はい	はい（ただし 同期ゲートウェイ)	はい	ピアツーピア同期、柔軟なスキーマ、モバイルファースト
SQLite	リレーショナル	クロスプラットフォーム	はい	いいえ	はい	軽量、ファイルベース、広く採用されている
レベルDB	キー・バリュー	クロスプラットフォーム	はい	いいえ	いいえ	高性能、シンプルなAPI
バークレーDB	キー・バリュー	クロスプラットフォーム	はい	いいえ	はい	小さなフットプリント、オプションのSQLインターフェース
オブジェクトボックス	オブジェクト指向	Android、iOS、Linux	はい	はい（同期あり）	はい	高速、低メモリ使用、組み込みオブジェクト関係

組み込みデータベースの選び方

適切な組込みデータベースを選択することは、アプリケーション、環境、および開発目標の特定の要件に依存します。すべての組み込みデータベースは、軽量でローカルなデータストレージを提供することを目的としていますが、以下の点で異なります。 データモデルパフォーマンス特性、プラットフォームの互換性、同期やセキュリティなどの機能。ここでは、選択肢を評価する際に考慮すべき主な要素を紹介する：

データモデル

あなたのアプリケーションは、（SQLベースのデータベースのような）リレーショナル・モデルと、より柔軟なドキュメント・モデルやキー・バリュー・モデルのどちらによりメリットがあるかを考えてみてください。構造化されたデータや複雑なクエリは、リレーショナル・データベースが最適であることが多い。 キー・バリュー・ストア スキーマの柔軟性と高速検索を提供する。

プラットフォームと言語サポート

データベースがターゲット・プラットフォーム（Android、iOS、Linuxなど）と互換性があり、開発言語やツールチェーンとうまく統合できることを確認する。

パフォーマンスとリソースの制約

想定される作業負荷の下でデータベースがどのように動作するか、また、環境の CPU、メモリ、ストレージの制限内で効率的に動作するかどうかを評価する。

オフラインアクセスと同期

アプリケーションをオフラインで、あるいは分散したデバイス間で機能させる必要がある場合は、クラウドや他のクライアントとオプションで同期できるローカル・データ・ストレージを提供するデータベースを探します。

セキュリティ機能

規制された環境や機密性の高い環境（医療、金融など）で使用される組み込みデータベースは、認証やアクセス制御だけでなく、静止時や転送時の暗号化をサポートする必要がある。

ACID準拠と信頼性

POSシステムや医療機器など、データの一貫性と耐久性が重要なアプリケーションでは、完全なACIDトランザクションをサポートするデータベースを探してください。

コミュニティとサポート

強力な開発者コミュニティがあり、十分に文書化され、活発にメンテナンスされているデータベースは、開発を加速し、長期的なメンテナンスリスクを軽減することができる。

アプリケーションのアーキテクチャーと制約条件に照らし合わせてこれらの基準を評価することで、すぐに使える機能と長期的な信頼性を備えた組込みデータベースを選択することができます。

主な収穫とリソース

組込みデータベースを理解することは、従来のデータベースでは不十分な環境において、応答性と信頼性の高いアプリケーションを開発するために非常に重要です。モバイル、IoT、エッジコンピューティングのいずれを開発する場合でも、組み込みデータベースはパフォーマンス、移植性、シンプルさの面で独自の利点を提供します。この資料から、組織内での役割、利点、実用的なアプリケーションを検討する際に覚えておくべき重要なポイントをいくつか紹介します：

要点

1. ホスト・アプリケーション内で実行される組み込みデータベースそのため、別途データベースサーバーやサービスを用意する必要がない。
2. リソースに制約のある環境に最適モバイルアプリ、IoTデバイス、エッジコンピューティングシステムなど。
3. 組み込みデータベースがオフライン機能をサポート データをローカルに保存することで、ネットワークアクセスがなくても中断することなく操作できる。
4. 従来のデータベースとの違い インプロセスで、軽量で、シングルユーザーやローカライズされたユースケースに最適化されている。
5. ACID準拠と高速性能により、組み込みデータベースの信頼性を向上 リアルタイム・アプリケーション向け。
6. 組み込みシステムはデバイスの機能を処理する一方、組み込みデータベースは、その機能をサポートするために必要なローカルデータを管理する。
7. 主な機能には、低メモリ使用量、ローカルストレージ、セキュリティオプション、オプションの同期機能などがあります。 クラウドや他のデバイスと
8. 医療機器やPOSシステムから、車載システムや産業用制御まで、さまざまな使用例がある。業種を問わない汎用性を示している。

 

リソース

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