1. 概述

1.1 前言

最近用Caffe跑自己的數據集，需要學習LMDB和LevelDB，趁此機會復習了SQLite和MySQL的使用，一起整理在此。

1.2 環境

使用Ubuntu 14.04，Python 2.7.6。

2. SQLite

2.1 準備

SQLite是一種嵌入式數據庫，它的數據庫就是一個文件。Python 2.5x以上版本內置了SQLite3，使用時直接import sqlite3即可。

2.2 操作流程

概括地講，操作SQLite的流程是：

通過sqlite3.open()創建與數據庫文件的連接對象connection；

通過connection.cursor()創建光標對象cursor；

通過cursor.execute()執行SQL語句；

通過connection.commit()提交當前的事務，或者通過cursor.fetchall()獲得查詢結果；

通過connection.close()關閉與數據庫文件的連接。

總結起來就是用cursor.execute()執行SQL語句，改變數據（插入、刪除、修改）時用connection.commit()提交變更，查詢數據時用cursor.fetchall()得到查詢結果。

2.3 操作實例

2.3.1 建立數據庫與建立表

直接來看例子：

這里conn是與數據庫文件test.db的連接對象，c是conn的光標對象，通過c.execute()執行建表操作，創建了簡單的學生信息表（學號，名字），通過conn.commit()提交，最后用conn.close()關閉連接。

conn.open()發現文件不存在時會自動創建，這里使用了文件“test.db”，也可以使用“:memory:”建立內存數據庫。

2.3.2 插入、刪除、修改

為了便于多次運行，直接使用了內存數據庫：

做的事情還是非常簡單易懂的，向學生信息表中插入（1，Alice）、（2，Bob）、（3，Peter）三條記錄，刪除（1，Alice），修改（3，Peter）為（3，Mark）。

“?”是sqlite3中的占位符，execute時會用第二個參數元組里的元素按順序替換。官方文檔里建議出于安全考慮，不要直接用python做字符串拼接。

另外注意不需要每次execute后調用commit。

2.3.3 查詢

直接在上面的代碼commit之后加上：

運行一下，輸出結果為：

test_query.py

fetchall()返回的是記錄數組，可以通過WHERE子句做更細致的選擇。

2.3.4 完整的例子

把上面的操作寫成函數形式：

運行一下，輸出結果為：

test_sqlite.py

之后用的例子都是這個簡單的學生信息表(學號，姓名)。

3. MySQL

3.1 準備

安裝MySQL：

安裝MySQLdb：

使用時import MySQLdb（注意大小寫）。

3.2 操作流程

同為關系型數據庫，MySQL的操作方法和SQLite是大同小異的。建立連接對象與光標對象，用execute()執行SQL語句，commi()提交事物，fetchall()獲得查詢結果。

3.3 操作實例

直接看MySQL版本的完整例子：

對比后可以發現區別僅是建立連接時參數復雜一些，同時需要用select_db()選擇數據庫。

運行一下，輸出結果為：

test_mysql.py

4. LMDB

4.1 準備

學習LMDB的時候不禁想到知乎上的提問“有哪些名人長期生活在其他名人的光環下”，說實話感覺查它的人基本都是為了用Caffe……

Anyway，LMDB和SQLite/MySQL等關系型數據庫不同，屬于key-value數據庫（把LMDB想成dict會比較容易理解），鍵key與值value都是字符串。

安裝：

使用時import lmdb。

4.2 操作流程

概況地講，操作LMDB的流程是：

通過env = lmdb.open()打開環境

通過txn = env.begin()建立事務

通過txn.put(key, value)進行插入和修改

通過txn.delete(key)進行刪除

通過txn.get(key)進行查詢

通過txn.cursor()進行遍歷

通過txn.commit()提交更改

4.3 操作實例

4.3.1 建立環境

運行一下，查看當前目錄的變化：

set_env.py

可以看到當前目錄下多了students目錄，里面有data.mdb和lock.mdb兩個文件。

4.3.2 插入、刪除、修改

插入與修改都用put實現，刪除用delete實現。

注意用txn = env.begin()創建事務時，有write = True才能夠寫數據庫。

4.3.3 查詢

查單條記錄用get(key)，遍歷數據庫用cursor。

直接在上面的代碼commit()之后加上：

運行一下，輸出結果為：

test_query.py

注意上次commit()之后要用env.begin()更新txn。

4.3.4 完整的例子

運行一下，輸出結果為：

test_lmdb.py

5. LevelDB

5.1 準備

同為key-value數據庫，LevelDB的資料比LMDB豐富太多了。值得一提的是LevelDB實現時用到了SkipList，以后有機會要親自實現一下。

安裝：

使用時import leveldb。

5.2 操作流程

LevelDB操作時類似與LMDB，使用Put/Get/Delete，但是更加簡單（不需要事務txn和commit提交），同時支持范圍迭代器RangeIter。

5.3 操作實例

來看LevelDB版本的完整例子：

運行一下，輸出結果為：

test_leveldb.py

此外，由于沒有commit()操作，leveldb中用WriteBatch實現多條更改一次提交，直接copy示例代碼如下：

6. 學習總結

這次學習四種數據庫操作時，是按照SQLite -> MySQL -> LMDB -> LevelDB的順序，所以研究SQLite與LMDB花了較長時間，而MySQL與LevelDB很快就搞定了。某種意義上，學習技術和背單詞一樣，當前掌握的單詞越多，背新單詞就越容易——因為可以把新單詞和已經掌握的同義詞聯系在一起，在腦海里聚成簇。

最后回顧一下，SQLite與MySQL都是關系型數據庫，操作時創建連接對象connection與光標對象cursor，通過execute執行SQL語句，commit提交變更，fetch得到查詢結果；LMDB與LevelDB都是K-V數據庫，操作時建立與數據庫的連接，用put/delete改變數據，用get獲取數據，區別是LMDB中有事務需要commit，LevelDB不需要。