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Openstack 与 SQLAlchemy

SQLAlchemy 是 Python 语言下的一款开源软件,它提供了 SQL 工具包以及对象关系映射器(ORM)。SQLAlchemy 主要分为两个部分:SQLAlchemy CoreSQLAlchemy ORM

  • 前者包括了 SQL 语言表达式/数据引擎/连接池等, 主要实现了:连接不同类型的数据库,提交查询和更新请求,定义数据库数据类型和定义 Schema 等功能。
  • 后者提供了数据映射模式,将程序中的对象数据映射成数据库中的关系数据。但不可避免的会因为映射而降低程序效率。

SQLAlchemy 最大的好处在于,当数据从一中数据库管理器系统迁移到另外一种数据库管理系统时(EG. MySQL –> PostgreSQL),Python 程序员可以不用修改或者修改少量配置文件后仍能正常运行。所以 SQLAlchemy 是 Python 语言中较为常用的一款数据库 ORM 工具,也是 Openstack 默认支持 ORM 工具。

本篇主要记录了,我们如何对数据库中 一对多 的关系表进行多表插入。

一个多表插入的 Demo

在这个 Demo 中定义了 Table: virtual_machines 和 Table:datastores。这两个实体对象之间的关系为:一个 VirtualMachine 可以对应拥有多个 Datastore 。

  • Step 1: 在数据库初始化模块中中定义 Table virtual_machinesdatastores
# octopunch/octopunch/db/sqlalchemy/migrate_repo/versions/001_octopunch_init.py

def define_tables(meta):
virtual_machines = Table(
'virtual_machines', meta,
Column('uuid', String(length=45), primary_key=True, nullable=False),
Column('vm_value', String(length=255)),
Column('name', String(length=255)),
mysql_engine='InnoDB'
) datastores = Table(
'datastores', meta,
Column('uuid', String(length=45), primary_key=True, nullable=False),
Column('ds_value', String(length=255)),
Column('name', String(length=255)),
Column('virtual_machine_uuid', String(length=45),
ForeignKey('virtual_machines.uuid')),
mysql_engine='InnoDB'
)

NOTE: Table datastores 的外键值为 virtual_machines 的主键值

  • Step 2: 在 SQLAlchemy 的 models 模块中定义对应的 class,并且将它们之间的关系设定为为一对多的关系

    数据库二维表中的一行记录成为了一个类,一个字段成为了一个类属性
# octopunch/octopunch/db/sqlalchemy/models.py
class VirtualMachine(BASE, OctopunchBase):
"""Represents the virtual machine list.""" __tablename__ = 'virtual_machines'
uuid = Colmn(String(45), primary_key=True, primary_key=True)
vm_value = Column(String(255))
name = Column(String(255))
datastores = relationship('Datastore', backref='virtual_machines',
foreign_keys='Datastore.virtual_machine_uuid',
primaryjoin='VirtualMachine.uuid =='
'Datastore.virtual_machine_uuid') class Datastore(BASE, OctopunchBase):
"""Represents the datastore list.""" __tablename__ = 'datastores'
uuid = Colmn(String(45), primary_key=True, primary_key=True)
ds_value = Column(String(45))
name = Column(String(255))
virtual_machine_uuid = Column(String(45),
ForeignKey('virtual_machines.uuid'))

NOTE:SQLAlchemy 提供的 relationship() 函数用于定义表与表之间的关系,通过参数 foreign_keysbackref 指定了 Table virtual_machinesdatastores 之间的关系为 双向的一对多关系

详见:SQLAlchemy_定义(一对一/一对多/多对多)关系

  • Step 3: 定义 SQLAlchemy 的数据库操作接口函数, 这里定义了对 Table virtual_machinescreate 操作

    NOTE:因为我们希望实现多表插入,即一次性插入两张表的数据,所以只要定义对一张表的 SQLAlchemy creae 函数即可。但这一函数必须是对应表示 ‘一’ 的一张表。

    EG.Table virtual_machines
# octopunch/octopunch/db/sqlalchemy/api.py

def _resource_refs(resource_dict, resource_class):
resource_ref = resource_class()
for k, v in resource_dict.items():
resource_ref[k] = v
return resource_ref @require_context
def virtual_machine_create(context, values):
datastores = values.pop('datastores') # 将键值对 'datastores': '...' 中的 Str(datastores) 类型对象替换为 models.Datastore(datastores) 对象
values['datastores'] = [_resource_refs(datastore, models.Datastore)
for datastore in datastores] if not values.get('uuid'):
values['uuid'] = str(uuid.uuid4()) virtual_machine_ref = models.VirtualMachine()
virtual_machine_ref.update(values) # update 类 VirtualMachine 实例对象 virtual_machine_ref 的成员属性值 session = get_session()
with session.begin():
session.add(virtual_machine_ref)
return virtual_machine_ref

先看看,接口函数 virtual_machine_create(context, values) 中的形参 values 就是要写入到数据库中的数据。values 是一个 Dict 的数据类型对象。其 key 为数据库表的字段名, value 为字段对应的值。

一般来说,形参 values 的键值对元素和数据库表中的字段是相匹配的,个数也会相同。

但需要注意的是: 如果希望对 一对多多对多 的关系表进行多表插入,那么就需要将表示为 ‘多’ 的一方的插入表数据也合并为存放于该 values 中一个键值对元素。

EXAMPLE: Table virtual_machinesvalues 格式

virtual_machine = {
'uuid': '<virtual_machine_uuid>',
'vm_value': '<virtual_machine_value>',
'name': '<virtual_machine_name>',
# 必须为 Table datastores 的 table_name
'datastores': '[
{
"name": "<datastore_1_name>",
...
},
{
"name": "<datastore_2_name>",
...
},
...
]'
}

为什么只需要按照这样的合适定义 values 就可以实现我们想要的结果呢?

是因为我们在 models 模块定义 class VirtualMachineDatastore 时,指定了两者之间为 双向一对多 的关系,所以 SQLAlchemy 会在 VirtualMachine 中添加 datastores 成员属性。SQLAlchemy 会自动为该属性赋予上述字典中 virtual_machine['datastores'] 的值。

这个动作在语句 virtual_machine_ref.update(values)

处执行。

注意:请回过头在看看 Step 3 的代码实现。

  • Step 4:octopunch.octopunch.db.sqlalchemy.api.virtual_machine_create() 传入 values 的实参

    实际上你可以在任何地方,调用并为其传入实参 octopunch.octopunch.db.sqlalchemy.api.

    virtual_machine_create()
    ,所以这里就不给出实例代码了。

    可以参考: Openstack 通过 SQLAlchemy-ORM 访问数据库

小结

如何通过 SQLAlchemy 为 一对多 关系表进行多表插入?

  • 需要在 models 模块中定义表的类,并指定表之间的关系
  • 定义 SQLAlchemy 的操作接口函数时,只需要定义一张表对应的 create 函数即可
  • create 函数的形参数 values 的格式遵守上述 EXAMPLE 的格式
  • create 函数中要实例化两张表对应在 models 模块中的类对象

本质上,该 Demo 就是对 SQLAlchemy 的一次 ORM 操作 —— 将对二维表的操作转化为对类对象操作的方式

1. 实例化得到 models 模块中的表类对象。

2. 调用表类对象的 update 函数将需要写入到数据库中的数据更新到表类对象的成员属性值。

3. 创建连接数据库的 session 对象。

4. 调用 session.add() 将表类对象的成员属性值写入到数据库的二维表中。

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