Golang高性能键值存储插件库Badger的使用

BadgerDB是一个用纯Go编写的高性能键值存储数据库，具有嵌入式、持久化和快速的特点。它是分布式图数据库Dgraph的底层数据库，旨在成为RocksDB等非Go键值存储的高性能替代品。

BadgerDB简介

BadgerDB的设计基于论文《WiscKey: Separating Keys from Values in SSD-conscious Storage》，主要设计目标包括：

• 用纯Go编写键值数据库
• 利用最新研究成果构建适用于TB级数据集的最快KV数据库
• 针对SSD进行优化

安装Badger

要开始使用Badger，需要安装Go 1.21或更高版本。Badger v3及以上版本需要使用Go模块。在项目中运行以下命令：

go get github.com/dgraph-io/badger/v4

基本使用示例

下面是一个完整的BadgerDB使用示例：

package main

import (
	"fmt"
	"log"

	"github.com/dgraph-io/badger/v4"
)

func main() {
	// 打开数据库
	db, err := badger.Open(badger.DefaultOptions("").WithInMemory(true))
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	defer db.Close()

	// 写入数据
	err = db.Update(func(txn *badger.Txn) error {
		err := txn.Set([]byte("answer"), []byte("42"))
		return err
	})
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// 读取数据
	err = db.View(func(txn *badger.Txn) error {
		item, err := txn.Get([]byte("answer"))
		if err != nil {
			return err
		}

		val, err := item.ValueCopy(nil)
		if err != nil {
			return err
		}

		fmt.Printf("The answer is: %s\n", val)
		return nil
	})
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// 迭代所有键值对
	err = db.View(func(txn *badger.Txn) error {
		opts := badger.DefaultIteratorOptions
		opts.PrefetchSize = 10
		it := txn.NewIterator(opts)
		defer it.Close()

		for it.Rewind(); it.Valid(); it.Next() {
			item := it.Item()
			k := item.Key()
			v, err := item.ValueCopy(nil)
			if err != nil {
				return err
			}
			fmt.Printf("key=%s, value=%s\n", k, v)
		}
		return nil
	})
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
}

事务处理示例

Badger支持ACID事务，以下是一个事务处理的示例：

package main

import (
	"fmt"
	"log"

	"github.com/dgraph-io/badger/v4"
)

func main() {
	// 打开数据库
	db, err := badger.Open(badger.DefaultOptions("").WithInMemory(true))
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	defer db.Close()

	// 开始一个读写事务
	txn := db.NewTransaction(true)
	defer txn.Discard()

	// 在事务中执行多个操作
	err = txn.Set([]byte("name"), []byte("Alice"))
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	err = txn.Set([]byte("age"), []byte("30"))
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// 提交事务
	if err := txn.Commit(); err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// 读取验证
	err = db.View(func(txn *badger.Txn) error {
		item, err := txn.Get([]byte("name"))
		if err != nil {
			return err
		}
		val, err := item.ValueCopy(nil)
		if err != nil {
			return err
		}
		fmt.Printf("Name: %s\n", val)

		item, err = txn.Get([]byte("age"))
		if err != nil {
			return err
		}
		val, err = item.ValueCopy(nil)
		if err != nil {
			return err
		}
		fmt.Printf("Age: %s\n", val)
		return nil
	})
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
}

TTL(生存时间)示例

Badger支持为键设置TTL(生存时间)，过期后键会自动删除：

package main

import (
	"fmt"
	"log"
	"time"

	"github.com/dgraph-io/badger/v4"
)

func main() {
	// 打开数据库
	db, err := badger.Open(badger.DefaultOptions("").WithInMemory(true))
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
	defer db.Close()

	// 设置一个5秒后过期的键
	err = db.Update(func(txn *badger.Txn) error {
		e := badger.NewEntry([]byte("temp"), []byte("expires soon")).WithTTL(5 * time.Second)
		return txn.SetEntry(e)
	})
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// 立即读取
	err = db.View(func(txn *badger.Txn) error {
		item, err := txn.Get([]byte("temp"))
		if err != nil {
			return err
		}
		val, err := item.ValueCopy(nil)
		if err != nil {
			return err
		}
		fmt.Printf("Before expiration: %s\n", val)
		return nil
	})
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}

	// 等待6秒后键应该已过期
	time.Sleep(6 * time.Second)

	// 再次尝试读取
	err = db.View(func(txn *badger.Txn) error {
		_, err := txn.Get([]byte("temp"))
		if err == badger.ErrKeyNotFound {
			fmt.Println("Key has expired as expected")
			return nil
		}
		return err
	})
	if err != nil {
		log.Fatal(err)
	}
}

性能对比

Badger与其他流行键值存储的性能对比：

BadgerDB是一个成熟稳定的键值存储解决方案，已被许多知名项目采用，包括Dgraph、Jaeger Tracing、IPFS等。它特别适合需要高性能、低延迟和SSD优化的应用场景。