En el mundo de las soluciones de almacenamiento de datos, Redis se destaca como un poderoso almacén de valores clave en memoria. Con su alto rendimiento y versatilidad, se ha convertido en la opción preferida de muchos desarrolladores. En esta publicación de blog, lo guiaré a través del proceso de creación de un clon de Redis desde cero, compartiendo ideas, desafíos y las decisiones de diseño que tomé a lo largo del camino.

Descripción general del proyecto

El objetivo de este proyecto es replicar las características esenciales de Redis, creando una versión simplificada que pueda realizar operaciones básicas como almacenar, recuperar y eliminar pares clave-valor en la memoria. El proyecto se implementa en Go, aprovechando las fortalezas del lenguaje en cuanto a concurrencia y rendimiento.

Puedes encontrar el código fuente del proyecto en GitHub.

¿Por qué crear un clon de Redis?

Crear un clon de Redis ofrece varios beneficios educativos:

1. Comprensión de los almacenes de valores-clave: al replicar la funcionalidad de Redis, obtuve una comprensión más profunda de cómo funcionan los almacenes de valores-clave, incluidas las estructuras de datos, la administración de memoria y la optimización del rendimiento.

2. Concurrencia y rendimiento: Redis es conocido por su velocidad. La implementación de un clon me ayudó a explorar la programación concurrente en Go, así como también a optimizar el rendimiento de las operaciones en memoria.

3. Experiencia práctica: crear una aplicación del mundo real desde cero refuerza los conceptos aprendidos en teoría, proporcionando experiencia práctica que se puede aplicar en proyectos futuros.

Diseño e implementación

Características principales

Mi clon de Redis incluye las siguientes funciones principales:

• Operaciones de configuración y obtención: operaciones básicas para agregar y recuperar valores basados ​​en claves.
• Eliminar operación: Elimina entradas de la tienda.
• Vencimiento: Soporte para establecer un tiempo de vencimiento en las claves.
• Persistencia: Si bien no es una implementación completa de Redis, agregué un mecanismo básico de persistencia basado en archivos para guardar datos al apagar y restaurar al inicio.

Estructuras de datos

Utilicé las estructuras de datos integradas de Go para implementar el almacén de valores clave. Se utilizó un mapa para almacenar pares clave-valor, lo que permite una complejidad de tiempo promedio O(1) para búsquedas, inserciones y eliminaciones. Para gestionar el vencimiento, implementé una estructura separada para realizar un seguimiento de los tiempos de vencimiento.

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

concurrencia

Las rutinas y canales de Go son fundamentales para manejar solicitudes simultáneas. Utilicé un mutex para sincronizar el acceso a las estructuras de datos compartidas, garantizando la seguridad de los subprocesos durante las operaciones de lectura y escritura.

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)
    }
}

Persistencia

Para proporcionar un mecanismo de persistencia básico, implementé una funcionalidad para guardar el estado actual de la tienda en un archivo. Al iniciarse, el programa comprueba la existencia de este archivo y carga los datos si están disponibles.

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)
}

Probando el clon

Para garantizar que mi clon de Redis funcione como se esperaba, escribí un conjunto de pruebas unitarias que cubren todas las funcionalidades. Utilizando el marco de pruebas de Go, validé la exactitud de las operaciones clave-valor y verifiqué que la función de vencimiento funciona correctamente.

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)
    }
}

Conclusión

Crear un clon de Redis fue un proyecto desafiante pero gratificante que profundizó mi comprensión del almacenamiento de datos en memoria y la programación concurrente en Go. Si bien mi implementación no cubre todas las funciones avanzadas de Redis, sirve como una base sólida para comprender cómo funciona una tienda de valores clave.

Si estás interesado en explorar el código, no dudes en consultar el repositorio de GitHub. ¡Te animo a experimentar con él, agregar nuevas funciones o incluso crear tu propia versión inspirada en este proyecto!