如何设计一个C语言面向结构体的内存数据库

内存数据库

一般所谓内存数据库，是指能够与应用运行在同一个进程内的数据库，也就是说能够被嵌入到进程内运行的数据库。

比较著名的内存数据库软件，例如，Sqlite；以及新生代的NOSql key-value数据库bdb(Berkeley DB)、lmdb(Lighning Memory-Mapped Database)等。

数据库一般功能

对增删改查CRUD操作的支持
高效、丰富的索引，例如，对于Blob数据以及JSON数据的支持
事务特性
持久化要求

我们的需求

能够直接操作结构体内存，避免数据库操作间的重复内存拷贝，要求内存数据库要面向结构体设计
能够完成增、删、改、查CRUD等数据库常规操作
提供高效、丰富的索引能力
因为是受限使用场景，可以接受其它方面数据库功能的弱化

深入分析需求

我们使用内存数据库的场景相对小众，因为能够直接操作结构体内存，虽然避免传统的在内存数据库接口层的内存隔离拷贝，但，因为内存对使用者直接曝露，应用修改内存后，特别是涉及到索引字段的修改时，必须特殊调用UpdateIndex(...)接口，以保证数据库内信息的一致性。

但，特别地，如果不涉及索引字段修改，只涉及非索引相关字段，在查询获得结构体内存地址后，可以直接按照结构体的定义访问结构体的内存，而无需特殊数据库接口API动作。

这种特殊需求的内存数据库，可以称之为面向结构体的内存数据库需求。

因其简单、直接、高效之处，应该有其合适使用的舞台。

分析

我们知道传统的关系内存数据库，是能够与C语言的结构体，以及面向对象语言中的对象，做很好模型到数据库的映射。

但，对于能够按照结构体操作内存的需求，因为传统的Sqlite内存数据库，在接口处会进行拷贝隔离，会多引发一些拷贝。

而那些面向key-value的键值数据库，更无法简单地支持面向结构体的内存数据库操作需求。

看来只能另辟蹊径 😃

如何设计呢

玩具级别

数据结构	如何使用
Queue	做忙闲资源管理
MAP	做索引管理
Array	做结构体存储管理

typedef struct
{unsigned int rowid;/*柔性数组*/unsigned char anyStruct[0];
} TableRowtypedef struct 
{int i;int j;
} A;typedef struct
{TableRow row;A a;
} MemoryTableA;// 或动态申请内存
MemoryTableA atTableA[MAX_ROW];

我们知道C语言对于MAP数据结构的支持能力很弱，而且单一使用MAP做索引管理，适应能力也不够全面，所以，可称之为玩具版面向结构体的内存数据库。

丰富高效的索引能力支持，还离不开B+树、红黑树等数据结构的支持

架构师水平的设计

组件	如何使用
Queue	做忙闲资源管理
Sqlit	负责结构体成员索引管理，会根据建内存表时的索引配置，创建位于`Sqlite`的关系表，用做索引表
-	索引表的列为结构体的特殊索引成员字段，并同时提供`rowid`列，或结构体`内存指针`列作为映射，见下表示意
Array	做结构体内存存储管理