FlashDB：超轻量级嵌入式数据库

简介

FlashDB 是一款超轻量级的嵌入式数据库，专注于提供嵌入式产品的数据存储方案。与传统的基于文件系统的数据库不同，FlashDB 结合了 Flash 的特性，具有较强的性能及可靠性。并在保证极低的资源占用前提下，尽可能延长 Flash 使用寿命。

FlashDB 提供两种数据库模式：

• 键值数据库 ：是一种非关系数据库，它将数据存储为键值（Key-Value）对集合，其中键作为唯一标识符。KVDB 操作简洁，可扩展性强。
• 时序数据库 ：时间序列数据库 （Time Series Database , 简称 TSDB），它将数据按照 时间顺序存储 。TSDB 数据具有时间戳，数据存储量大，插入及查询性能高。

使用场景

如今，物联网产品种类越来越多，运行时产生的数据种类及总量及也在不断变大。FlashDB 提供了多样化的数据存储方案，不仅资源占用小，并且存储容量大，非常适合用于物联网产品。下面是主要应用场景：

• 键值数据库 ：
  • 产品参数存储
  • 用户配置信息存储
  • 小文件管理
• 时序数据库 ：
  • 存储动态产生的结构化数据：如 温湿度传感器采集的环境监测信息，智能手环实时记录的人体健康信息等
  • 记录运行日志：存储产品历史的运行日志，异常告警的记录等

主要特性

• 资源占用极低，内存占用几乎为 0 ;
• 支持 多分区，多实例 。数据量大时，可细化分区，降低检索时间；
• 支持 磨损平衡 ，延长 Flash 寿命；
• 支持 掉电保护 功能，可靠性高；
• 支持 字符串及 blob 两种 KV 类型，方便用户操作；
• 支持 KV 增量升级 ，产品固件升级后， KVDB 内容也支持自动升级；
• 支持 修改每条 TSDB 记录的状态，方便用户进行管理；

性能及资源占用

TSDB 性能测试1 （nor flash W25Q64）

msh />tsl bench
Append 1250 TSL in 5 seconds, average: 250.00 tsl/S, 4.00 ms/per
Query total spent 2218 (ms) for 1251 TSL, min 1, max 2, average: 1.77 ms/per

插入平均：4 ms，查询平均：1.8 ms

TSDB 性能测试2 （stm32f2 onchip flash）

msh />tsl bench
Append 13421 TSL in 5 seconds, average: 2684.20 tsl/S, 0.37 ms/per
Query total spent 1475 (ms) for 13422 TSL, min 0, max 1, average: 0.11 ms/per

插入平均：0.37 ms，查询平均：0.12 ms

资源占用 (stm32f4 IAR8.20)

    Module                  ro code  ro data  rw data
    ------                  -------  -------  -------
    fdb.o                     276      232        1
    fdb_kvdb.o              4 584      356        1
    fdb_tsdb.o              1 160      236
    fdb_utils.o               418    1 024

上面是 IAR 的 map 文件信息，可见 FlashDB 的资源占用非常低

如何使用

移植

FlashDB 底层的 Flash 管理及操作依赖于 RT-Thread 的 FAL (Flash Abstraction Layer) Flash 抽象层开源软件包 ，该开源库也支持运行在 裸机平台 (点击查看介绍)。所以只需要将所用到的 Flash 对接到 FAL ，即可完成整个移植工作。

FAL 移植主要流程：

• 定义 flash 设备，详见 (GitHub|Gitee)
• 定义 flash 设备表，详见 (GitHub|Gitee)
• 定义 flash 分区表，详见 (GitHub|Gitee)

示例

FlashDB 提供了主要功能的示例，直接加入工程即可运行，并具有一定的参考性

文件路径	介绍	备注
samples/kvdb_basic_sample.c	KVDB 基础示例，获取当前启动次数
samples/kvdb_type_string_sample.c	KVDB 使用字符型键值的示例
samples/kvdb_type_blob_sample.c	KVDB 使用 blob 型（任意类型）键值的示例
samples/tsdb_sample.c	TSDB 示例

支持

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许可

采用 Apache-2.0 开源协议，细节请阅读项目中的 LICENSE 文件内容。