Arkitek Pangkalan Data Anda Sendiri - Bahagian 1

1. Keperluan Pangkalan Data Tersuai dalam Landskap Teknologi Masa Kini

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, komuniti pembangunan telah menyaksikan ledakan rangka kerja bahagian hadapan. Pilihannya kelihatan tidak berkesudahan, dengan rangka kerja baharu muncul secara kerap, setiap satu menjanjikan prestasi yang lebih baik, lebih banyak ciri atau pengalaman pembangun yang dipertingkatkan. Lonjakan ini menekankan tumpuan industri untuk mencipta antara muka pengguna yang dinamik dan responsif.

Tetapi bagaimana pula dengan bahagian belakang? Walaupun terdapat rangka kerja bahagian belakang yang ketara seperti Express.js—pilihan yang dicuba dan benar—Fastify, dan Hono (kegemaran peribadi), variasi itu nampaknya tidak begitu menggembirakan seperti di bahagian hadapan. Perbezaan ini membawa kami untuk mempertimbangkan pangkalan data, komponen penting dalam pembangunan bahagian belakang yang sering beroperasi di belakang tabir.

Anehnya, terdapat lebih banyak pangkalan data di pasaran berbanding rangka kerja hadapan. Kelimpahan ini tidak serta-merta nyata tetapi menjadi jelas apabila kita mempertimbangkan keperluan unik organisasi yang berbeza. Banyak syarikat telah membangunkan pangkalan data mereka sendiri untuk menangani cabaran khusus yang tidak dapat diselesaikan dengan cekap oleh penyelesaian sedia ada.

Contohnya:

• Facebook dengan Apache Cassandra: Dibangunkan untuk mengendalikan sejumlah besar data merentas berbilang pelayan tanpa satu titik kegagalan.
• Google dengan Bigtable: Direka bentuk untuk storan data skala petabyte dan akses pantas, menyokong perkhidmatan seperti Carian Google dan Analitis Google.
• Amazon dengan DynamoDB: Perkhidmatan pangkalan data NoSQL berskala yang dioptimumkan untuk beban kerja berkemampuan tinggi dan prestasi kependaman rendah.
• LinkedIn dengan Voldemort: Sistem storan nilai kunci teragih yang bertujuan untuk berskala tinggi dan toleransi kesalahan.
• Apple dengan FoundationDB: Pangkalan data teragih memfokuskan pada transaksi ACID dan kebolehskalaan mendatar, menyediakan asas yang kukuh untuk perkhidmatan seperti iCloud.

Gergasi teknologi ini mencipta pangkalan data tersuai untuk memenuhi keperluan prestasi unik, keperluan skalabiliti dan untuk mendapatkan kelebihan daya saing dengan mengoptimumkan penyelesaian storan data mereka.

Walaupun anda tidak menjalankan syarikat yang beroperasi pada skala besar, memahami sebab dan cara syarikat ini membina pangkalan data mereka sendiri boleh menjadi sangat mendalam. Ia menyerlahkan kepentingan mempunyai penyelesaian storan data yang disesuaikan dengan keperluan khusus aplikasi anda.

Jika anda tertarik dengan idea mengarkitek pangkalan data anda sendiri, langkah pertama ialah memahami cara pangkalan data menyimpan data pada mesin. Pada peringkat asas, pangkalan data mengurus cara data ditulis dan dibaca daripada media storan, cara ia disusun secara dalaman dan cara ia boleh diambil dan dimanipulasi dengan cekap.

Terdapat dua jenis utama pendekatan penyimpanan pangkalan data:

• Pangkalan Data Asli: Sistem kendiri seperti MySQL dan PostgreSQL. Ia dijalankan sebagai proses pelayan yang berasingan, dan aplikasi menyambung kepada mereka melalui rangkaian. Pangkalan data asli direka untuk mengendalikan berbilang sambungan serentak dan jumlah data yang besar. Mereka menawarkan ciri yang luas untuk pengurusan transaksi, kawalan serentak dan keselamatan data.
• Pangkalan Data Terbenam: Contohnya termasuk SQLite, LevelDB dan RocksDB. Pangkalan data ini dibenamkan terus dalam aplikasi, berjalan dalam ruang proses yang sama. Ia ringan, memerlukan persediaan minimum dan sesuai untuk aplikasi yang memerlukan cara yang mudah, cepat dan boleh dipercayai untuk menyimpan data tanpa overhed pelayan pangkalan data yang berasingan.

Dengan meneroka konsep ini, anda mula memahami blok binaan seni bina pangkalan data. Sama ada anda menyasarkan untuk membina pangkalan data untuk aplikasi berskala besar atau sekadar memuaskan rasa ingin tahu anda, menyelidiki cara pangkalan data berfungsi boleh meningkatkan kemahiran pembangunan anda dengan ketara dan membuka kemungkinan baharu untuk mengoptimumkan aplikasi anda.

2. Memilih Antara Pangkalan Data Asli dan Terbenam: Membina Perpustakaan Sedia Ada

Sekarang, persoalannya ialah: Apakah jenis pangkalan data yang harus anda gunakan—asli atau terbenam?

Menulis kod pada peringkat perkakasan dengan melaksanakan struktur data seperti B-Trees, Hash Tables atau LSM-Trees merupakan satu usaha yang besar dan di luar skop kebanyakan projek. Sebaliknya, matlamatnya adalah untuk membina perpustakaan sedia ada untuk mencipta penyelesaian yang disesuaikan dengan keperluan anda.

Memandangkan pendekatan ini, pangkalan data terbenam muncul sebagai pilihan yang optimum. Pangkalan data asli seperti MySQL, PostgreSQL atau perkhidmatan terurus seperti AWS RDS, PlanetScale atau Neon DB adalah teguh dan direka bentuk untuk menyelesaikan masalah penskalaan berskala besar. Walau bagaimanapun, ia datang dengan kerumitan seperti persediaan, penyelenggaraan dan konfigurasi rangkaian yang mungkin tidak diperlukan untuk aplikasi anda.

Dengan memilih pangkalan data terbenam, anda boleh:

• Manfaatkan Perpustakaan Sedia Ada: Gunakan perpustakaan pangkalan data yang mantap tanpa mencipta semula roda.
• Permudahkan Penerapan: Benamkan pangkalan data terus dalam aplikasi anda, menghapuskan keperluan untuk pelayan yang berasingan dan konfigurasi kompleks.
• Sesuaikan Dengan Cekap: Fokus pada membina ciri khusus untuk aplikasi anda tanpa berurusan dengan overhed pangkalan data asli yang lengkap.
• Tingkatkan Prestasi: Kurangkan kependaman dengan menghapuskan komunikasi rangkaian antara aplikasi anda dan pangkalan data.
• Elakkan Kerumitan yang Tidak Diperlukan: Hindari kerumitan penyelesaian penskalaan yang ditangani oleh pangkalan data asli, yang mungkin berlebihan untuk keperluan semasa anda.

Pendekatan ini membolehkan anda membangunkan penyelesaian pangkalan data yang cekap, lebih mudah diurus dan sejajar dengan keperluan khusus aplikasi anda.

Kesimpulan dan Apa Seterusnya dalam Bahagian 2

Dalam bahagian pertama ini, kami telah menetapkan sebab anda mungkin mahu membina pangkalan data tersuai dan meneroka perbezaan antara pangkalan data asli dan terbenam. Dengan memilih untuk membina pangkalan data terbenam dan perpustakaan sedia ada, anda boleh mencipta penyelesaian yang disesuaikan tanpa menyelidiki pelaksanaan struktur data peringkat rendah.

Dalam Bahagian 2, kami akan menyelami pemilihan perpustakaan pangkalan data khusus untuk digunakan dan mentakrifkan skop perkara yang kami bina. Kami akan meneroka pilihan seperti SQLite, LevelDB dan RocksDB, membincangkan kekuatan dan kesesuaian mereka untuk kes penggunaan yang berbeza. Selain itu, kami akan menggariskan cara untuk menyepadukan perpustakaan ini ke dalam aplikasi anda dan menyesuaikannya untuk memenuhi keperluan unik anda.

Nantikan semasa kami beralih daripada pemahaman konsep kepada pelaksanaan praktikal, menetapkan peringkat untuk mereka bina pangkalan data yang bukan sahaja memenuhi keperluan semasa anda tetapi juga boleh disesuaikan untuk cabaran masa depan.

---

Langkah Seterusnya dalam Bahagian 2:

• Memilih Perpustakaan Pangkalan Data: Kami akan menilai perpustakaan pangkalan data terbenam yang berbeza untuk mencari yang paling sesuai.
• Mentakrifkan Skop Projek: Gariskan dengan jelas perkara yang kami sasarkan untuk bina dan ciri yang kami perlukan.
• Strategi Penyepaduan: Bincangkan cara menyepadukan pangkalan data yang dipilih ke dalam aplikasi anda dengan lancar.
• Teknik Penyesuaian: Terokai cara untuk menyesuaikan perpustakaan pangkalan data agar lebih sesuai dengan keperluan aplikasi anda.
• Pertimbangan Prestasi: Lihat cara mengoptimumkan kelajuan dan kecekapan dalam konteks khusus anda.

Menjelang akhir Bahagian 2, anda akan mempunyai asas yang kukuh untuk melaksanakan penyelesaian pangkalan data tersuai anda, memperkasakan anda untuk mengawal storan data dan strategi pengurusan anda.

Atas ialah kandungan terperinci Arkitek Pangkalan Data Anda Sendiri - Bahagian 1. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!