Entwerfen Sie Ihre eigene Datenbank – Teil 1

1. Die Notwendigkeit benutzerdefinierter Datenbanken in der heutigen Technologielandschaft

In den letzten Jahren erlebte die Entwicklergemeinschaft eine Explosion von Front-End-Frameworks. Die Möglichkeiten scheinen endlos zu sein, da regelmäßig neue Frameworks entstehen, die jeweils eine bessere Leistung, mehr Funktionen oder ein verbessertes Entwicklererlebnis versprechen. Dieser Anstieg unterstreicht den Fokus der Branche auf die Erstellung dynamischer und reaktionsfähiger Benutzeroberflächen.

Aber was ist mit dem Backend? Zwar gibt es bemerkenswerte Backend-Frameworks wie Express.js – eine bewährte Option – Fastify und Hono (ein persönlicher Favorit), aber die Vielfalt scheint nicht so überwältigend zu sein wie im Frontend. Diese Ungleichheit veranlasst uns, Datenbanken in Betracht zu ziehen, eine wichtige Komponente der Backend-Entwicklung, die oft im Hintergrund abläuft.

Überraschenderweise gibt es mehr Datenbanken auf dem Markt als Frontend-Frameworks. Diese Fülle ist nicht sofort ersichtlich, wird aber deutlich, wenn wir die einzigartigen Bedürfnisse verschiedener Organisationen berücksichtigen. Viele Unternehmen haben ihre eigenen Datenbanken entwickelt, um spezifische Herausforderungen anzugehen, die mit vorhandenen Lösungen nicht effizient gelöst werden konnten.

Zum Beispiel:

• Facebook mit Apache Cassandra: Entwickelt, um riesige Datenmengen auf mehreren Servern ohne einen einzigen Fehlerpunkt zu verarbeiten.
• Google mit Bigtable: Entwickelt für Datenspeicherung im Petabyte-Bereich und schnellen Zugriff, unterstützt Dienste wie die Google-Suche und Google Analytics.
• Amazon mit DynamoDB: Ein skalierbarer NoSQL-Datenbankdienst, der für Arbeitslasten mit hohem Durchsatz und Leistung mit geringer Latenz optimiert ist.
• LinkedIn mit Voldemort: Ein verteiltes Schlüsselwertspeichersystem, das auf hohe Skalierbarkeit und Fehlertoleranz abzielt.
• Apple mit FoundationDB: Eine verteilte Datenbank, die sich auf ACID-Transaktionen und horizontale Skalierbarkeit konzentriert und eine solide Grundlage für Dienste wie iCloud bietet.

Diese Technologieriesen haben benutzerdefinierte Datenbanken erstellt, um einzigartige Leistungsanforderungen und Skalierbarkeitsanforderungen zu erfüllen und sich durch die Optimierung ihrer Datenspeicherlösungen einen Wettbewerbsvorteil zu verschaffen.

Selbst wenn Sie kein Unternehmen mit so großem Umfang leiten, kann es unglaublich aufschlussreich sein zu verstehen, warum und wie diese Unternehmen ihre eigenen Datenbanken aufgebaut haben. Es unterstreicht, wie wichtig es ist, über eine Datenspeicherlösung zu verfügen, die auf die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung zugeschnitten ist.

Wenn Sie an der Idee interessiert sind, eine eigene Datenbank zu erstellen, besteht der erste Schritt darin, zu verstehen, wie Datenbanken Daten auf einem Computer speichern. Auf einer grundlegenden Ebene verwalten Datenbanken, wie Daten auf Speichermedien geschrieben und von ihnen gelesen werden, wie sie intern organisiert sind und wie sie effizient abgerufen und bearbeitet werden können.

Es gibt zwei Haupttypen von Datenbankspeicheransätzen:

• Native Datenbanken: Eigenständige Systeme wie MySQL und PostgreSQL. Sie laufen als separate Serverprozesse und Anwendungen stellen über ein Netzwerk eine Verbindung zu ihnen her. Native Datenbanken sind für den Umgang mit mehreren gleichzeitigen Verbindungen und großen Datenmengen konzipiert. Sie bieten umfangreiche Funktionen für Transaktionsmanagement, Parallelitätskontrolle und Datensicherheit.
• Eingebettete Datenbanken: Beispiele sind SQLite, LevelDB und RocksDB. Diese Datenbanken sind direkt in die Anwendung eingebettet und werden im selben Prozessraum ausgeführt. Sie sind leichtgewichtig, erfordern nur minimale Einrichtung und eignen sich ideal für Anwendungen, die eine einfache, schnelle und zuverlässige Möglichkeit zum Speichern von Daten ohne den Aufwand eines separaten Datenbankservers benötigen.

Durch die Erkundung dieser Konzepte beginnen Sie, die Bausteine ​​der Datenbankarchitektur zu verstehen. Ganz gleich, ob Sie eine Datenbank für eine umfangreiche Anwendung erstellen oder einfach nur Ihre Neugier befriedigen möchten: Wenn Sie sich mit der Funktionsweise von Datenbanken befassen, können Sie Ihre Entwicklungskompetenzen erheblich verbessern und neue Möglichkeiten zur Optimierung Ihrer Anwendungen eröffnen.

2. Wahl zwischen nativen und eingebetteten Datenbanken: Aufbauend auf vorhandenen Bibliotheken

Die Frage ist nun: Welche Art von Datenbank sollten Sie verwenden – nativ oder eingebettet?

Das Schreiben von Code auf Hardwareebene durch die Implementierung von Datenstrukturen wie B-Trees, Hash-Tabellen oder LSM-Trees ist ein enormes Unterfangen und sprengt den Rahmen der meisten Projekte. Stattdessen besteht das Ziel darin, auf vorhandenen Bibliotheken aufzubauen, um eine auf Ihre Bedürfnisse zugeschnittene Lösung zu erstellen.

Angesichts dieses Ansatzes erweisen sich eingebettete Datenbanken als optimale Wahl. Native Datenbanken wie MySQL, PostgreSQL oder verwaltete Dienste wie AWS RDS, PlanetScale oder Neon DB sind robust und für die Lösung groß angelegter Skalierungsprobleme konzipiert. Allerdings sind sie mit Komplexitäten wie Einrichtung, Wartung und Netzwerkkonfigurationen verbunden, die für Ihre Anwendung möglicherweise unnötig sind.

Durch die Auswahl einer eingebetteten Datenbank können Sie:

• Bestehende Bibliotheken nutzen: Nutzen Sie bewährte Datenbankbibliotheken, ohne das Rad neu zu erfinden.
• Vereinfachen Sie die Bereitstellung: Betten Sie die Datenbank direkt in Ihre Anwendung ein, sodass keine separaten Server und komplexen Konfigurationen erforderlich sind.
• Effiziente Anpassung: Konzentrieren Sie sich auf die Erstellung anwendungsspezifischer Funktionen, ohne sich mit dem Overhead einer vollwertigen nativen Datenbank herumschlagen zu müssen.
• Leistung verbessern: Reduzieren Sie die Latenz, indem Sie die Netzwerkkommunikation zwischen Ihrer Anwendung und der Datenbank eliminieren.
• Vermeiden Sie unnötige Komplexität: Umgehen Sie die Komplexität von Skalierungslösungen, die native Datenbanken bewältigen und die für Ihre aktuellen Anforderungen möglicherweise übertrieben sind.

Mit diesem Ansatz können Sie eine Datenbanklösung entwickeln, die effizient, einfacher zu verwalten und perfekt auf die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung abgestimmt ist.

Fazit und was als nächstes in Teil 2 kommt

In diesem ersten Teil haben wir herausgefunden, warum Sie möglicherweise eine benutzerdefinierte Datenbank erstellen möchten, und die Unterschiede zwischen nativen und eingebetteten Datenbanken untersucht. Indem Sie sich dafür entscheiden, auf eingebetteten Datenbanken und vorhandenen Bibliotheken aufzubauen, können Sie eine maßgeschneiderte Lösung erstellen, ohne sich mit Low-Level-Datenstrukturimplementierungen auseinanderzusetzen.

In Teil 2 befassen wir uns mit der Auswahl der spezifischen Datenbankbibliotheken, die wir verwenden möchten, und definieren den Umfang dessen, was wir erstellen. Wir werden Optionen wie SQLite, LevelDB und RocksDB untersuchen und ihre Stärken und Eignung für verschiedene Anwendungsfälle besprechen. Darüber hinaus erläutern wir, wie Sie diese Bibliotheken in Ihre Anwendung integrieren und an Ihre individuellen Anforderungen anpassen können.

Bleiben Sie auf dem Laufenden, während wir vom konzeptionellen Verständnis zur praktischen Umsetzung übergehen und die Voraussetzungen für die Architektur einer Datenbank schaffen, die nicht nur Ihren aktuellen Anforderungen entspricht, sondern auch an zukünftige Herausforderungen anpassbar ist.

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Nächste Schritte in Teil 2:

• Auswahl einer Datenbankbibliothek: Wir bewerten verschiedene eingebettete Datenbankbibliotheken, um die beste Lösung zu finden.
• Definieren des Projektumfangs: Beschreiben Sie klar, was wir bauen wollen und welche Funktionen wir benötigen.
• Integrationsstrategien: Besprechen Sie, wie Sie die ausgewählte Datenbank nahtlos in Ihre Anwendung integrieren können.
• Anpassungstechniken: Entdecken Sie Möglichkeiten, die Datenbankbibliothek anzupassen, um sie besser an die Anforderungen Ihrer Anwendung anzupassen.
• Überlegungen zur Leistung: Sehen Sie sich an, wie Sie Geschwindigkeit und Effizienz in Ihrem spezifischen Kontext optimieren können.

Am Ende von Teil 2 verfügen Sie über eine solide Grundlage für die Implementierung Ihrer benutzerdefinierten Datenbanklösung und können so die Kontrolle über Ihre Datenspeicher- und Verwaltungsstrategien übernehmen.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonEntwerfen Sie Ihre eigene Datenbank – Teil 1. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!