Современные мобильные приложения и macOS-программы требуют не просто хранения данных, но и их высокопроизводительного и эффективного управления. NyaruDB2 — это экспериментальная встроенная база данных, написанная на Swift и оптимизированная для iOS и macOS, которая предлагает инновационные технологии для решения сложных задач хранения и поиска данных. Эта база данных сочетает автоматическое шардирование, акторно-защищённые B-деревья, многократные алгоритмы сжатия и интеллектуальное выполнение запросов, что делает ее мощным инструментом для разработчиков, работающих с большими объемами данных прямо на устройстве пользователя. В данной статье мы подробно рассмотрим архитектуру, функции и преимущества NyaruDB2, а также её применение в современных проектах на Swift. NyaruDB2 разрабатывалась с акцентом на высокую производительность и удобство использования.
Она построена на использовании современных возможностей Swift Concurrency, что позволяет базе данных эффективно использовать параллелизм и обработку данных в многопоточной среде. Главным достижением NyaruDB2 является поддержка автоматического шардирования — технологии, которая разбивает данные на независимые части (шарды) в соответствии с заданным ключом разделения. Такое решение не только повышает скорость записи и чтения, но и позволяет легко масштабировать хранение. Шардированная архитектура обеспечивает параллельный ввод-вывод и эффективное управление хранилищем без необходимости сложной конфигурации и ручного разделения. Одной из ключевых особенностей NyaruDB2 является использование B-дерева, что исключает традиционные узкие места в индексировании.
Индексы построены с учетом акторов в Swift, что защищает их от состояний гонок и ошибок конкурентного доступа. B-дерево — это самобалансирующаяся структура данных, которая обеспечивает логарифмическое время поиска, вставки и удаления элементов, что значительно ускоряет выполнение запросов даже при больших объемах информации. Благодаря акторно-защищённой реализации индексирования достигается высокий уровень безопасности параллельных операций без потери производительности. NyaruDB2 также предлагает многоуровневые решения для сжатия данных с поддержкой нескольких алгоритмов — GZIP, LZFSE и LZ4. Это позволяет адаптировать хранение данных под различные сценарии использования и требования к скорости обработки.
Например, LZFSE обеспечивает сбалансированное сжатие при высокой скорости, в то время как GZIP лучше подходит для максимального уменьшения размера. Такая гибкость сжатия увеличивает ёмкость хранилища и снижает требования к оперативной памяти, сохраняя при этом высокую производительность. Интеллектуальный планировщик запросов, основанный на стоимости выполнения, значительно улучшает эффективность выборок данных. Система анализирует доступные индексы и статистику по ним, чтобы выбрать оптимальный маршрут выполнения запроса и сократить число обращений к шардам, которые не содержат необходимых данных. Это так называемое «отсечение» или pruning шардов позволяет экономить ресурсы устройства и ускоряет обработку запросов.
В дополнение, механизм ленивой загрузки через AsyncThrowingStream даёт возможность обрабатывать результаты в потоковом режиме, экономя оперативную память и обеспечивая плавность пользовательского интерфейса при работе с большими наборами данных. Работа с базой данных через типобезопасный построитель запросов превращается в удобный и интуитивно понятный процесс. Поддержка более 15 различных предикатов, включая сравнения, диапазоны, проверку наличия подстрок и префиксов, позволяет создавать гибкие запросы без снижения производительности. При этом разработчик может быть уверен, что типы данных и синтаксис обработки исключают ошибки на ранних этапах и упрощают поддержку кода. Интеграция NyaruDB2 в проект на Swift осуществляется через Swift Package Manager, что обеспечивает простоту установки и обновления.
Требования к системе — Xcode 15 или новее, Swift 5.9 и iOS 15+/macOS 12+. Благодаря официальной поддержке современных инструментов Apple, база легко встраивается в мобильные и десктопные приложения, оптимизируя хранение и поиск данных внутри устройства. Кроме высокой производительности, NyaruDB2 предлагает богатый набор средств мониторинга и аналитики. Компоненты StatsEngine и IndexStats отвечают за сбор и отображение статистических данных — количества документов, размеров коллекций, распределения значений по индексам и их селективности.
Эти сведения помогают не только отслеживать состояние базы, но и оптимизировать структуру и конфигурацию индексов для лучшей производительности. Архитектура NyaruDB2 разделена на несколько ключевых подсистем. Core-модуль отвечает за основные компоненты хранения и индексирования с безопасностью доступа и декодированием. CollectionEngine управляет коллекциями документов и каталогом. QueryEngine реализует планирование и выполнение запросов с оптимизациями.
StatsEngine предоставляет статистику и мониторинг. StorageEngine занимается управлением шардами и физическим хранением данных. Такое разделение делает проект гибким, легко расширяемым и поддерживаемым. Пример работы с NyaruDB2 иллюстрирует удобство и мощь базы. После инициализации с указанием пути и параметров сжатия создаётся коллекция с индексом и ключом для шардирования.
Вставка документов поддерживается эффективным пакетным режимом, а выполнение запросов происходит через типобезопасный объект запроса, позволяющий задавать условия выборки и получать отфильтрованные результаты. Такой подход позволяет создавать производительные приложения без традиционных накладных расходов клиент-серверных баз и с минимальными задержками. NyaruDB2 несомненно представляет интерес для разработчиков, которые хотят реализовать сложные сценарии хранения и поиска данных в автономных приложениях. Встроенная база обеспечивает скоростной доступ к распределённым данным, минимизирует использование ресурсов устройства и предоставляет инструменты для глубокого анализа статистики. Этот проект — отличный пример того, как современные средства Swift и передовые алгоритмы могут решать прикладные задачи хранения данных в мобильной среде.
