SQLite 完全ガイド：仕組み・性能チューニング・運用のベストプラクティス

はじめに

SQLite は「組み込み型の軽量リレーショナルデータベースエンジン」として広く使われているソフトウェアです。サーバを立てずに単一ファイルでデータベースを保持できる点が特徴で、モバイルアプリ、デスクトップアプリ、ブラウザストレージ、組み込み機器、テスト用途など多様な場面で採用されています。本稿では SQLite の成り立ち、特徴、内部の仕組み、性能最適化、運用上の注意点、実用的なベストプラクティスまでを詳しく解説します。

概要と歴史

SQLite は D. Richard Hipp によって開発され、ソースコードは原則パブリックドメインとして配布されています（商用・非商用を問わず自由に利用可能）。サーバプロセスを持たない「ライブラリとして組み込む」形態で、データは単一のファイルに格納されます。軽量でありながらトランザクション（ACID準拠）をサポートするため、信頼性が求められる組み込み用途にも適しています。

主な特徴

• サーバレス：専用サーバを立てる必要がなく、アプリケーションに直接組み込める。
• 単一ファイル：データベースは単一のファイルに格納され、バックアップ・配布が容易。
• ACID トランザクション：デフォルトでトランザクションをサポートし、一貫性を保つ。
• 軽量：バイナリサイズが小さく、リソース消費が少ない。
• 豊富な拡張：FTS（全文検索）モジュール、JSON関数、R-Tree、拡張関数のロードなど。
• パブリックドメイン（ほぼ無償利用）：商用・非商用の制約が少ない。

データモデルと型システム

SQLite は「動的型付け」を採用しています。SQL の宣言で列に型を付けられますが、内部ではストレージクラス（NULL, INTEGER, REAL, TEXT, BLOB）に基づいて値を保存します。列に「型アフィニティ（affinity）」があり、挿入時に可能な限りそのアフィニティに合わせた型変換が行われます。この柔軟性は便利ですが、型チェックを厳密に期待する用途では注意が必要です。

同時実行制御と WAL（Write-Ahead Logging）

SQLite は従来のロールバックジャーナル方式のほか、WAL（Write-Ahead Logging）方式をサポートします。WAL モードにすると、複数の読み取りプロセスと単一の書き込みプロセスが同時に動作しやすくなり、読み取りのブロッキングが改善されます。ただし「同時書き込み」は基本的に直列化されるため、高並列な書き込み負荷をさばく用途には向きません。

また、ファイルロックの挙動はファイルシステムに依存します。特にネットワークファイルシステム（NFS）上での使用はロックの信頼性が低く推奨されません。

性能とチューニングのポイント

• トランザクションの粒度：大量更新は多数の個別トランザクションではなく、まとめて一つのトランザクションで行うと劇的に速くなる。
• インデックス設計：適切なインデックスは検索性能を向上させる。部分インデックスや式インデックスも利用可能（バージョン依存）。
• PRAGMA 設定：journal_mode=WAL、synchronous の設定（NORMAL/EXTRAなど）、cache_size、temp_store などで性能と耐障害性のバランスを調整できる。
• VACUUM と自動回収：データ削除でファイルサイズが膨らむため、必要に応じて VACUUM を実行してファイルを整理する。auto_vacuum モードもあるが運用上の注意が必要。

バックアップと移行

SQLite にはオンラインバックアップ API があり、稼働中のデータベースを安全に別ファイルへコピーできます。CLI の .backup コマンドや C API（sqlite3_backup_）を使うと整合性の取れたバックアップが可能です。また、.dump による論理ダンプはバージョン互換性が必要な移行時に有用です。ファイル単位で配布する場合はバイナリ互換性（新しい SQLite で作成された機能を古いライブラリが読み取れないケース）に注意してください。

セキュリティ（暗号化・権限）

• ファイルのアクセス制御：基本的にはファイルのパーミッションと OS のアクセス制御に依存する。
• 暗号化：SQLite 本体には標準で暗号化機能は含まれませんが、商用の SEE（SQLite Encryption Extension）や、オープンソースの SQLCipher 等の拡張で透過的暗号化が可能です。
• 行レベルの暗号化やACL：組み込み機能としては提供されないため、アプリケーション側で実装する必要があります。

制限・向かない用途

• 高並列な書き込みが継続的に発生するシステム：多くのクライアントが頻繁に書き込む OLTP の高負荷環境には不向き。
• 複雑なユーザ管理・アクセス制御が必要な場合：サーバ型DBのようなユーザー・ロール・権限管理は限定的。
• 分散トランザクションやレプリケーション：ネイティブなサーバー間レプリケーション機能は持たない（アプリケーション層や外部ツールで補う必要あり）。
• 不適切なファイルシステム上での使用：NFS など一部ファイルシステムではロックの問題で問題を招くことがある。

拡張機能・モジュール

SQLite は拡張性が高く、以下のようなモジュールや拡張が良く使われます。

• FTS（全文検索）モジュール：高速な全文検索を行うための仮想テーブル。
• JSON1：JSON データの処理を助ける関数群。
• R-Tree：空間インデックス（地理データ等）に利用。
• ICU コライションやカスタム関数のロード可能拡張。

実利用例・採用事例

SQLite は幅広いソフトウェアとプラットフォームで採用されています。代表例としてはモバイル OS（Android、iOS の多くのアプリケーション）、Web ブラウザ（履歴や設定の格納）、デスクトップアプリケーション、IoT デバイスや組み込み機器、テスト用の一時データストアなど。単一ファイルという特性から、アプリケーションの設定やローカルキャッシュの格納に非常によく合います。

開発上のベストプラクティス

• 大量の INSERT/UPDATE はトランザクションでまとめる（BEGIN; ...; COMMIT;）。
• プリペアドステートメントを使い、バインドで値を渡すことで安全かつ高速にする。
• WAL モードを検討し、読み取りが多く書き込みが相対的に少ないワークロードで有効に使う。
• 定期的なバックアップとログ・監視を実装する（ファイル破損や不意の終了に備える）。
• 大きな BLOB を大量に扱う用途ではパフォーマンスとファイルサイズに注意し、最悪は外部ファイルストレージを検討する。

まとめ

SQLite は「軽量で信頼性が高く、導入や運用が容易」なデータベースエンジンです。小〜中規模のローカルストレージ、組み込み用途、テスト環境ではほぼ最良の選択肢と言えます。一方で高並列な書き込みや高度なサーバ機能（ネットワークベースのアクセス制御、ネイティブなレプリケーションなど）が必要な場面では、MySQL/PostgreSQL 等のクライアント・サーバ型 DB を選ぶ方が適切です。運用時は WAL、PRAGMA の設定、バックアップ手段、暗号化要件などを踏まえて設計・運用することが成功の鍵になります。

参考文献

• SQLite 公式サイト
• SQLite: When To Use SQLite
• SQLite Documentation (Document一覧)
• Write-Ahead Logging (WAL) の解説
• Backup API の説明
• SQL Reference
• SQLite のライセンス情報（パブリックドメイン等）
• SQLCipher（SQLite 暗号化拡張の一例）