构建您自己的数据库 - 第 1 部分

1. 定制数据库在当今技术环境中的必要性

近年来，开发社区见证了前端框架的爆炸式增长。选择似乎无穷无尽，新框架定期出现，每个框架都承诺更好的性能、更多功能或增强的开发人员体验。这种激增凸显了行业对创建动态和响应式用户界面的关注。

但是后端呢？虽然有著名的后端框架，如 Express.js（一个经过验证的选项）、Fastify 和 Hono（个人最喜欢的框架），但其多样性似乎并不像前端那样令人难以抗拒。这种差异促使我们考虑数据库，这是后端开发的一个关键组成部分，通常在幕后运行。

令人惊讶的是，市场上的数据库比前端框架还多。这种丰富性并不是立即显而易见的，但当我们考虑不同组织的独特需求时，就会变得清晰起来。许多公司开发了自己的数据库来解决现有解决方案无法有效解决的特定挑战。

例如：

• Facebook 与 Apache Cassandra：开发用于跨多个服务器处理大量数据，而不会出现单点故障。
• Google with Bigtable：专为 PB 级数据存储和快速访问而设计，支撑 Google 搜索和 Google Analytics 等服务。
• Amazon 与 DynamoDB：针对高吞吐量工作负载和低延迟性能进行优化的可扩展 NoSQL 数据库服务。
• LinkedIn 与 Voldemort：分布式键值存储系统，旨在实现高可扩展性和容错能力。
• Apple 的 FoundationDB：专注于 ACID 事务和水平可扩展性的分布式数据库，为 iCloud 等服务提供坚实的基础。

这些科技巨头创建了自定义数据库，以满足独特的性能要求、可扩展性需求，并通过优化其数据存储解决方案来获得竞争优势。

即使您经营的公司规模不是如此之大，了解这些公司为何以及如何构建自己的数据库也是非常有洞察力的。它强调了根据应用程序的特定需求定制数据存储解决方案的重要性。

如果您对构建自己的数据库的想法感兴趣，那么第一步就是了解数据库如何在计算机上存储数据。从根本上讲，数据库管理如何将数据写入存储介质和从存储介质读取数据、如何内部组织数据以及如何有效地检索和操作数据。

数据库存储方法主要有两种类型：

• 本机数据库：独立系统，例如MySQL 和PostgreSQL。它们作为单独的服务器进程运行，应用程序通过网络连接到它们。本机数据库旨在处理多个并发连接和大量数据。它们提供了广泛的事务管理、并发控制和数据安全功能。
• 嵌入式数据库：示例包括SQLite、LevelDB和RocksDB。这些数据库直接嵌入到应用程序中，在同一进程空间中运行。它们是轻量级的，需要最少的设置，非常适合需要简单、快速、可靠的方式来存储数据而无需单独的数据库服务器开销的应用程序。

通过探索这些概念，您开始了解数据库架构的构建块。无论您的目标是为大型应用程序构建数据库，还是只是满足您的好奇心，深入研究数据库的工作原理都可以显着提高您的开发技能，并为优化应用程序开辟新的可能性。

2. 在本机数据库和嵌入式数据库之间进行选择：基于现有库进行构建

现在的问题是：您应该使用哪种类型的数据库 - 本机还是嵌入式？

通过实现 B 树、哈希表或 LSM 树等数据结构在硬件级别编写代码是一项艰巨的任务，超出了大多数项目的范围。相反，我们的目标是在现有库的基础上构建，以创建适合您需求的解决方案。

鉴于这种方法，嵌入式数据库成为最佳选择。 MySQL、PostgreSQL 等本机数据库或 AWS RDS、PlanetScale 或 Neon DB 等托管服务非常强大，旨在解决大规模扩展问题。然而，它们具有设置、维护和网络配置等复杂性，而这些对于您的应用程序来说可能是不必要的。

通过选择嵌入式数据库，您可以：

• 利用现有库：利用完善的数据库库，无需重新发明轮子。
• 简化部署：将数据库直接嵌入到您的应用程序中，无需单独的服务器和复杂的配置。
• 高效定制：专注于构建特定于您的应用程序的功能，而无需处理成熟的本机数据库的开销。
• 增强性能：通过消除应用程序和数据库之间的网络通信来减少延迟。
• 避免不必要的复杂性：绕过本机数据库解决的扩展解决方案的复杂性，这可能对您当前的需求来说太过分了。

这种方法使您能够开发出高效、易于管理且完全符合应用程序特定要求的数据库解决方案。

结论和第 2 部分的下一步内容

在第一部分中，我们已经确定了您可能想要构建自定义数据库的原因，并探讨了本机数据库和嵌入式数据库之间的差异。通过选择基于嵌入式数据库和现有库进行构建，您可以创建量身定制的解决方案，而无需深入研究低级数据结构实现。

在第 2 部分中，我们将深入选择要使用的特定数据库库并定义我们正在构建的范围。我们将探索 SQLite、LevelDB 和 RocksDB 等选项，讨论它们的优势和对不同用例的适用性。此外，我们将概述如何将这些库集成到您的应用程序中并对其进行自定义以满足您的独特要求。

请继续关注我们从概念理解过渡到实际实施的过程，为构建不仅满足您当前需求而且还能适应未来挑战的数据库奠定基础。

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第 2 部分中的后续步骤：

• 选择数据库：我们将评估不同的嵌入式数据库以找到最合适的。
• 定义项目范围：清楚地概述我们要构建的目标以及我们需要的功能。
• 集成策略：讨论如何将所选数据库无缝集成到您的应用程序中。
• 定制技术：探索定制数据库库以更好地满足您的应用程序需求的方法。
• 性能注意事项：了解如何在特定环境下优化速度和效率。

在第 2 部分结束时，您将为实施自定义数据库解决方案奠定坚实的基础，使您能够控制数据存储和管理策略。

以上是构建您自己的数据库 - 第 1 部分的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！