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Database 闪存数据库

LibXR 提供了两种轻量级的嵌入式键值数据库实现：DatabaseRawSequential 和 DatabaseRaw<N>。
它们均继承自抽象接口类 Database，用于嵌入式 Flash 等顺序写入存储介质，具备主备冗余、断电保护、类型安全封装，适配不同的存储对齐约束。

主要功能​

  • 支持主/备块数据冗余与校验，断电后可自动恢复；
  • 提供统一接口 Database 与模板封装 Database::Key<T>，支持类型安全读写；
  • 两种实现模式：
    • DatabaseRawSequential：顺序写入，支持任意数据长度；
    • DatabaseRaw<N>：页对齐写入，适用于 NOR Flash 等要求写入对齐的场景；
  • 所有数据操作通过 Save() 写入，Restore() 清空，支持完整恢复流程。

使用示例​

创建数据库对象​

LinuxBinaryFileFlash<2048> flash("/tmp/flash.bin", 512, 8);
Database& db = *(new DatabaseRawSequential(flash));

或使用页对齐版本：

LinuxBinaryFileFlash<2048> flash2("/tmp/flash2.bin", 512, 16);
Database& db = *(new DatabaseRaw<16>(flash2));

定义类型安全的键​

int value = 42;
Database::Key<int> key(db, "my_key", value);

// 写入新值
key = 123;

// 读取回变量
key.Load();
printf("value = %d\n", static_cast<int>(key));

类型安全封装：Key​

模板类 Database::Key<T> 提供类型安全的键值封装，构造时会尝试从数据库中加载键值，若不存在则添加新键。

struct Config { uint32_t baudrate; uint8_t mode; };
Database::Key<Config> cfg(db, "uart_cfg", {9600, 1});

// 写入配置
cfg = {115200, 0};

// 加载配置
cfg.Load();
  • 支持所有 可平铺内存的 POD 类型（如结构体、数组、基本类型）；
  • 赋值操作 key = value 会自动更新数据库；
  • 可通过 key.Load() 显式从数据库刷新内容。

方法一览（基类接口）​

以下为抽象接口 Database 及其模板类 Key<T> 提供的完整方法：

方法/操作功能描述
Database::Add(KeyBase&)添加键值（仅在数据库不存在该键时调用）
Database::Set(KeyBase&, RawData)更新键值内容，要求名称和大小一致
Database::Get(KeyBase&)从数据库加载键值到内存
Key<T>::Set(const T&)设置键值并写入数据库
Key<T>::Load()从数据库加载键值至变量
Key<T>::operator=(const T&)设置键值（等效于 Set()）
Key<T>::operator T()类型转换操作，返回当前变量值（不自动加载）

工作机制概述​

尽管不同实现的底层机制有所区别，但统一遵循如下设计原则：

  • 使用主块和备块交替写入，确保写入过程可恢复；
  • 所有键值存储以原始名值对序列化，并带有校验位；
  • Init() 内部自动判断有效块并尝试恢复数据；
  • Restore() 可主动清空主备数据并初始化空数据库；
  • 每个派生类自动处理页对齐、可用空间等底层逻辑，用户无需关心。

注意事项​

  • 请优先使用 Database::Key<T> 类型封装进行读写；
  • 写入仅在调用 key = val 或 key.Set(val) 时发生；
  • 对所有键值数据类型要求为 POD 且可拷贝存储；
  • 若存储已满或写入失败，Set() 会返回对应错误码；
  • 若需手动释放数据库对象，注意释放派生类指针。

应用场景​

  • 嵌入式设备参数存储；
  • 状态断点续存；
  • 多模块配置持久化；
  • 无动态内存环境下的安全键值存储；

示例测试​

详见 [test_database.cpp]，展示了键值读写、结构体支持、掉电恢复等场景的完整用例。