في عالم حلول تخزين البيانات، يبرز Redis باعتباره مخزنًا قويًا لقيمة المفتاح في الذاكرة. وبفضل أدائه العالي وتعدد استخداماته، فقد أصبح الخيار الأمثل للعديد من المطورين. في منشور المدونة هذا، سأرشدك خلال عملية إنشاء نسخة Redis من الصفر، ومشاركة الأفكار والتحديات واختيارات التصميم التي قمت بها على طول الطريق.

نظرة عامة على المشروع

الهدف من هذا المشروع هو تكرار الميزات الأساسية لـ Redis، وإنشاء نسخة مبسطة يمكنها إجراء العمليات الأساسية مثل تخزين واسترجاع وحذف أزواج القيمة الرئيسية في الذاكرة. يتم تنفيذ المشروع في Go، مع الاستفادة من نقاط القوة في اللغة في التزامن والأداء.

يمكنك العثور على الكود المصدري للمشروع على GitHub.

لماذا بناء نسخة Redis؟

يوفر إنشاء نسخة Redis العديد من المزايا التعليمية:

1. فهم مخازن القيمة الأساسية : من خلال تكرار وظائف Redis، اكتسبت فهمًا أعمق لكيفية عمل مخازن القيمة الأساسية، بما في ذلك هياكل البيانات، وإدارة الذاكرة، وتحسين الأداء.

2. التزامن والأداء : Redis معروف بسرعته. لقد ساعدني تنفيذ الاستنساخ في استكشاف البرمجة المتزامنة في Go، بالإضافة إلى كيفية تحسين الأداء للعمليات في الذاكرة.

3. الخبرة العملية : بناء تطبيق حقيقي من الصفر يعزز المفاهيم المستفادة من الناحية النظرية، مما يوفر خبرة عملية يمكن تطبيقها في المشاريع المستقبلية.

التصميم والتنفيذ

الميزات الأساسية

يتضمن استنساخ Redis الخاص بي الميزات الأساسية التالية:

• ضبط العمليات والحصول عليها: العمليات الأساسية لإضافة واسترداد القيم بناءً على المفاتيح.
• عملية الحذف: إزالة الإدخالات من المتجر.
• انتهاء الصلاحية: دعم تحديد وقت انتهاء الصلاحية على المفاتيح.
• الاستمرارية: على الرغم من عدم تنفيذ Redis بالكامل، فقد أضفت آلية استمرارية أساسية قائمة على الملفات لحفظ البيانات عند إيقاف التشغيل واستعادتها عند بدء التشغيل.

هياكل البيانات

لقد استخدمت هياكل البيانات المضمنة في Go لتنفيذ مخزن القيمة الرئيسية. تم استخدام خريطة لتخزين أزواج القيمة الرئيسية، مما يسمح بتعقيد متوسط ​​الوقت O(1) لعمليات البحث والإدراج والحذف. لإدارة انتهاء الصلاحية، قمت بتنفيذ بنية منفصلة لتتبع أوقات انتهاء الصلاحية.

type Store struct {
    data       map[string]string
    expiration map[string]time.Time
}

التزامن

تعتبر إجراءات وقنوات Go مفيدة في التعامل مع الطلبات المتزامنة. لقد استخدمت كائن المزامنة (mutex) لمزامنة الوصول إلى هياكل البيانات المشتركة، مما يضمن سلامة سلسلة المحادثات أثناء عمليات القراءة والكتابة.

var mu sync.Mutex

func (s *Store) Set(key, value string, expiration time.Duration) {
    mu.Lock()
    defer mu.Unlock()
    s.data[key] = value
    if expiration > 0 {
        s.expiration[key] = time.Now().Add(expiration)
    }
}

المثابرة

لتوفير آلية استمرارية أساسية، قمت بتنفيذ وظيفة لحفظ الحالة الحالية للمتجر في ملف. عند بدء التشغيل، يقوم البرنامج بالتحقق من وجود هذا الملف وتحميل البيانات إذا كانت متوفرة.

func (s *Store) Save() error {
    file, err := os.Create("data.rdb")
    if err != nil {
        return err
    }
    defer file.Close()
    encoder := json.NewEncoder(file)
    return encoder.Encode(s.data)
}

func (s *Store) Load() error {
    file, err := os.Open("data.rdb")
    if err != nil {
        return err
    }
    defer file.Close()
    decoder := json.NewDecoder(file)
    return decoder.Decode(&s.data)
}

اختبار الاستنساخ

للتأكد من أن نسخة Redis الخاصة بي تعمل كما هو متوقع، كتبت مجموعة من اختبارات الوحدات التي تغطي جميع الوظائف. باستخدام إطار اختبار Go، قمت بالتحقق من صحة عمليات القيمة الرئيسية وتأكدت من أن ميزة انتهاء الصلاحية تعمل بشكل صحيح.

func TestSetAndGet(t *testing.T) {
    store := NewStore()
    store.Set("key1", "value1", 0)
    value := store.Get("key1")
    if value != "value1" {
        t.Errorf("expected value1, got %s", value)
    }
}

خاتمة

كان إنشاء نسخة من Redis مشروعًا صعبًا ولكنه مجزٍ، مما أدى إلى تعميق فهمي لتخزين البيانات في الذاكرة والبرمجة المتزامنة في Go. على الرغم من أن تنفيذي لا يغطي جميع الميزات المتقدمة لـ Redis، إلا أنه بمثابة أساس متين لفهم كيفية عمل متجر القيمة الأساسية.

إذا كنت مهتمًا باستكشاف الكود، فلا تتردد في مراجعة مستودع GitHub. أنا أشجعك على تجربته، أو إضافة ميزات جديدة، أو حتى إنشاء نسختك الخاصة المستوحاة من هذا المشروع!