使用 Go 構建一個高性能鍵值存儲

我們知道 Redis 是一個高性能的鍵值存儲，如果我們要實現一個高性能的鍵值存儲，嵌入在我們的 Go 應用程序中，那麼這個庫可能會幫助到你。

Bolt 是一個由 Go 語言編寫的嵌入式鍵值對數據庫引擎，其核心設計目標是提供簡單、快速且可靠的數據存儲能力。目前，作爲 BoltDB 的優化分支（etcd-io/bbolt）, 它尤其適用於需要事務支持和高併發讀寫的應用場景，如配置文件存儲、緩存系統和小型數據持久化需求。

Bolt 的存儲架構：它是單一文件存儲，所有數據存儲在單個文件中，便於備份和遷移，頁面管理是使用 4KB 基礎存儲單元，使用空閒列表管理頁面分配，寫時複製機制保證事務隔離。它使用 B + 樹結構，每個 Bucket 對應一棵 B + 樹，葉子節點直接存儲鍵值數據，支持 O(logn) 複雜查詢。

通過它的存儲架構原理和 Go 的特性，我們可以知道它有以下特性：

我們可以將它應用在以下場景：應用程序配置存儲、實時數據分析緩存、IoT 設備數據記錄、中小型會話存儲系統。

Bolt 憑藉其簡潔的 API 設計和可靠的存儲引擎，成爲 Go 開發者實現輕量級持久化存儲的首選方案。雖然不適合 TB 級大數據存儲，但在處理 GB 級結構化數據時表現出色，特別適合需要事務保證和高併發讀寫的應用場景。

下面我們通過幾個小示例來查看它如何使用？

我們來構建一個通訊錄系統，可以寫入聯繫人數據，快捷查詢聯繫人。

首選，我們初始化數據庫。

package main
import (
    "log"
    "go.etcd.io/bbolt"
)
func main() {
    db, err := bbolt.Open("contacts.db", 0600, nil)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    defer db.Close()
}

然後，我們創建數據庫表結構。

err := db.Update(func(tx *bbolt.Tx) error {
    _, err := tx.CreateBucketIfNotExists([]byte("Users"))
    return err
})

現在我們寫入聯繫人數據。

db.Update(func(tx *bbolt.Tx) error {
    bucket := tx.Bucket([]byte("Users"))
    return bucket.Put([]byte("john@example.com"), []byte("John Doe,555-1234"))
})

最後我們查詢數據記錄。

db.View(func(tx *bbolt.Tx) error {
    bucket := tx.Bucket([]byte("Users"))
    value := bucket.Get([]byte("john@example.com"))
    fmt.Printf("Contact: %s\n", value)
    return nil
})

當然，我們還可以通過事務批量操作。

db.Batch(func(tx *bbolt.Tx) error {
    bucket := tx.Bucket([]byte("Users"))
    bucket.Put([]byte("alice@example.com"), []byte("Alice Smith,555-5678"))
    bucket.Put([]byte("bob@example.com"), []byte("Bob Johnson,555-9012"))
    return nil
})

我們可通過批量寫入，即使用 Batch 事務減少磁盤操作來進行性能優化。

更多內容，請參考 Github 地址：

https://github.com/etcd-io/bbolt

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來源：https://mp.weixin.qq.com/s/l86XV0CO2ensTr2wVWXfHw

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