3000行代码手搓数据库
- 量子位
- 2025-01-21 04:38:13
3000行代码手搓数据库 无依赖项
3000行代码，就能手搓一个简易数据库，而且还是没有依赖项的那种。
作者James Smith用Go语言，从最基础的概念讲起，逐步拆解数据库的工作原理，他将那些看似复杂的技术直接“剥”开，让你明白数据库到底是怎么运作的。
首先，作者并没有一开始就实现一个复杂的SQL数据库，而是从一个最简单的键值存储（KV）系统入手。
键值存储是最基本的数据存储形式，它为后续功能的扩展奠定了坚实的基础。
接着，作者逐步增加了更多的功能，例如范围查询和二级索引，最终构建了一个简化版的SQL查询语言。
这种逐步构建的方式不仅保持了代码的简洁性，也让读者能够更清楚地理解每个功能是如何逐步添加的。
在数据库设计中，电源故障原子性（Power-loss Atomicity）是一个必须考虑的关键问题。
数据库在进行写入操作时，突然断电可能会导致部分数据丢失或损坏。
为了解决这个问题，作者引入了追加日志（append-only log）机制。
通过确保每次写入的数据都是不可修改的，并结合校验和（checksum）来验证数据完整性，即使发生系统崩溃，数据库的数据也能够保持一致性，避免数据丢失。
这样一来，即使在系统崩溃的情况下，数据库的数据也能保持一致性，不会出现丢失。
接下来，作者通过构建B+树来介绍如何管理和索引数据。
B+树广泛应用于数据库中，因为它能够通过树形结构高效地组织数据，使得在无需遍历整个数据集的情况下，快速定位到所需的记录。
作者进一步展示了如何将B+树实现为写时复制（copy-on-write）结构，避免了旧节点的覆盖问题以及日志的重复写入，从而提升了更新操作的效率。
而在空间管理方面，作者还引入了一个重要的概念：空闲链表（free list）。
数据库在进行追加操作时，可能会产生大量未使用的空间。如果不及时回收，这些空间将被浪费掉。
为了避免这种情况，作者设计了一个空闲链表，回收并重用这些被释放的B+树节点，确保存储空间的利用最大化。
通过“麻雀虽小，五脏俱全”的设计，作者只用了3000行代码，不仅构建了一个简易的数据库系统，还带我们了解到数据库背后的核心原理。
感兴趣的小伙伴可以阅读原文：
网页链接
3000行代码，就能手搓一个简易数据库，而且还是没有依赖项的那种。
作者James Smith用Go语言，从最基础的概念讲起，逐步拆解数据库的工作原理，他将那些看似复杂的技术直接“剥”开，让你明白数据库到底是怎么运作的。
首先，作者并没有一开始就实现一个复杂的SQL数据库，而是从一个最简单的键值存储（KV）系统入手。
键值存储是最基本的数据存储形式，它为后续功能的扩展奠定了坚实的基础。
接着，作者逐步增加了更多的功能，例如范围查询和二级索引，最终构建了一个简化版的SQL查询语言。
这种逐步构建的方式不仅保持了代码的简洁性，也让读者能够更清楚地理解每个功能是如何逐步添加的。
在数据库设计中，电源故障原子性（Power-loss Atomicity）是一个必须考虑的关键问题。
数据库在进行写入操作时，突然断电可能会导致部分数据丢失或损坏。
为了解决这个问题，作者引入了追加日志（append-only log）机制。
通过确保每次写入的数据都是不可修改的，并结合校验和（checksum）来验证数据完整性，即使发生系统崩溃，数据库的数据也能够保持一致性，避免数据丢失。
这样一来，即使在系统崩溃的情况下，数据库的数据也能保持一致性，不会出现丢失。
接下来，作者通过构建B+树来介绍如何管理和索引数据。
B+树广泛应用于数据库中，因为它能够通过树形结构高效地组织数据，使得在无需遍历整个数据集的情况下，快速定位到所需的记录。
作者进一步展示了如何将B+树实现为写时复制（copy-on-write）结构，避免了旧节点的覆盖问题以及日志的重复写入，从而提升了更新操作的效率。
而在空间管理方面，作者还引入了一个重要的概念：空闲链表（free list）。
数据库在进行追加操作时，可能会产生大量未使用的空间。如果不及时回收，这些空间将被浪费掉。
为了避免这种情况，作者设计了一个空闲链表，回收并重用这些被释放的B+树节点，确保存储空间的利用最大化。
通过“麻雀虽小，五脏俱全”的设计，作者只用了3000行代码，不仅构建了一个简易的数据库系统，还带我们了解到数据库背后的核心原理。
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