Dans le monde des solutions de stockage de données, Redis se distingue comme un puissant magasin clé-valeur en mémoire. Grâce à ses hautes performances et sa polyvalence, il est devenu le choix incontournable pour de nombreux développeurs. Dans cet article de blog, je vais vous guider à travers le processus de création d'un clone Redis à partir de zéro, en partageant des informations, des défis et les choix de conception que j'ai faits en cours de route.

Aperçu du projet

L'objectif de ce projet est de reproduire les fonctionnalités essentielles de Redis, en créant une version simplifiée capable d'effectuer des opérations de base telles que le stockage, la récupération et la suppression de paires clé-valeur en mémoire. Le projet est implémenté dans Go, tirant parti des atouts du langage en termes de concurrence et de performances.

Vous pouvez trouver le code source du projet sur GitHub.

Pourquoi créer un clone Redis ?

Construire un clone Redis offre plusieurs avantages pédagogiques :

1. Comprendre les magasins de valeurs-clés : en répliquant les fonctionnalités de Redis, j'ai acquis une compréhension plus approfondie du fonctionnement des magasins de valeurs-clés, y compris les structures de données, la gestion de la mémoire et l'optimisation des performances.

2. Concurrence et performances : Redis est connu pour sa rapidité. L'implémentation d'un clone m'a aidé à explorer la programmation simultanée dans Go, ainsi qu'à optimiser les performances des opérations en mémoire.

3. Expérience pratique : créer une application réelle à partir de zéro renforce les concepts appris en théorie, offrant une expérience pratique qui peut être appliquée dans de futurs projets.

Conception et mise en œuvre

Fonctionnalités principales

Mon clone Redis inclut les fonctionnalités principales suivantes :

• Opérations Set et Get : opérations de base pour ajouter et récupérer des valeurs en fonction des clés.
• Opération de suppression : Supprimer les entrées du magasin.
• Expiration : prise en charge de la définition d'un délai d'expiration sur les clés.
• Persistance : bien qu'il ne s'agisse pas d'une implémentation complète de Redis, j'ai ajouté un mécanisme de persistance basé sur les fichiers de base pour enregistrer les données à l'arrêt et restaurer au démarrage.

Structures de données

J'ai utilisé les structures de données intégrées de Go pour implémenter le magasin clé-valeur. Une carte a été utilisée pour stocker les paires clé-valeur, permettant une complexité de temps moyen O (1) pour les recherches, les insertions et les suppressions. Pour gérer l'expiration, j'ai mis en place une structure distincte pour suivre les délais d'expiration.

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

Concurrence

Les goroutines et les canaux de Go jouent un rôle déterminant dans le traitement des demandes simultanées. J'ai utilisé un mutex pour synchroniser l'accès aux structures de données partagées, garantissant ainsi la sécurité des threads lors des opérations de lecture et d'écriture.

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)
    }
}

Persistance

Pour fournir un mécanisme de persistance de base, j'ai implémenté une fonctionnalité permettant de sauvegarder l'état actuel du magasin dans un fichier. Au démarrage, le programme vérifie l'existence de ce fichier et charge les données si 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)
}

Tester le clone

Pour m'assurer que mon clone Redis fonctionne comme prévu, j'ai écrit une suite de tests unitaires couvrant toutes les fonctionnalités. À l'aide du framework de test de Go, j'ai validé l'exactitude des opérations clé-valeur et vérifié que la fonctionnalité d'expiration fonctionne correctement.

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)
    }
}

Conclusion

Construire un clone Redis a été un projet difficile mais enrichissant qui a approfondi ma compréhension du stockage de données en mémoire et de la programmation simultanée dans Go. Bien que mon implémentation ne couvre pas toutes les fonctionnalités avancées de Redis, elle constitue une base solide pour comprendre le fonctionnement d'un magasin à valeur clé.

Si vous souhaitez explorer le code, n'hésitez pas à consulter le référentiel GitHub. Je vous encourage à l'expérimenter, à ajouter de nouvelles fonctionnalités ou même à créer votre propre version inspirée de ce projet !