在当今快速发展的信息技术领域，数据存储的需求日益增长，这促使寻求更高效、更灵活的存储解决方案。TmStorage就是这样一种创新的存储系统，它不仅能够存储各种类型的信息，而且具有扁平化的结构，使得数据管理更加直观和高效。本文将详细介绍TmStorage的设计原理、实现方式以及其潜在的应用场景。
TmStorage最初被设计为一种文件系统，但随着功能的不断扩展，它逐渐演变成了一种通用的存储系统。与传统的文件系统不同，TmStorage采用了扁平化的结构，这意味着所有的数据流都存储在一个文件中，而不是分散在多个文件夹和子文件夹中。这种设计使得TmStorage能够轻松地扩展，以适应不断增长的数据量。
TmStorage的核心功能包括：
TmStorage提供了创建、打开和删除数据流的方法。以下是一个示例，展示了如何在TmStorage中保存一张图片：
Image image = Image.FromFile("c:\\image.png");
Storage storage = new Storage("c:\\images.storage", "c:\\images.storagelog");
Guid streamId = Guid.NewGuid();
storage.StartTransaction();
try
{
Stream stream = storage.CreateStream(streamId);
image.Save(stream, ImageFormat.Png);
stream.Close();
storage.CommitTransaction();
}
catch
{
storage.RollbackTransaction();
}
TmStorage是一个开源项目，采用MIT许可证，这意味着任何人都可以自由地使用它，无论是商业用途还是非商业用途。项目源代码可以在SourceForge和GitHub上找到：
TmStorage使用一个主文件来存储所有的数据流。主文件被划分为可变长度的段，每个段只能被一个数据流拥有。每个数据流可以由零个或多个段组成，这些段被链式连接在一起。标记空闲空间的段也被链式连接在一起，形成一个称为空闲空间流的流。
每个段的开始处都写有段元数据，包含以下信息：
为了减少碎片化，段的大小总是块大小的倍数，块大小固定为512字节。
当创建一个新的空存储时，会创建一个空闲空间流，它由一个段组成，占据了主文件中所有可用的虚拟空间（2^64字节）。主文件的实际大小永远不会像空闲空间流那么大，因为空闲空间流不包含任何数据，它的大小只是虚拟的。
在为数据流分配或回收空间时，只能对段执行两种操作：分割或合并。当数据流扩大时，会从空闲空间流中取出整个段或分割段，并添加到数据流的段链中。
当数据流缩小时，过程相同，只是数据流和空闲空间流的位置互换。当段被添加到段链中时，所有相邻的段会被合并成更大的段，以防止过度分割。
所有数据流的元数据都存储在数据流表中。数据流表本身存储在一个数据流中，该数据流具有硬编码的数据流ID和硬编码的第一个段位置，因此在打开存储时，即使数据流表尚未加载，也可以找到它。
数据流元数据包含以下信息：
数据流ID的类型是GUID，原因之一是，无论何时何地创建新的数据流ID（例如，使用Guid.CreateNew()），都可以独立于TmStorage创建。因此，即使在实际使用之前很久就创建了数据流ID，也可以确保其唯一性。如果数据流ID是整数，那么就需要一个带有存储的MaxId值的数据流ID生成器。
初始化长度是包含有效数据的数据流长度。这用于优化。当数据流大小扩大时，新分配的空间包含随机（或残留）数据，因为字节不会被初始化为0。如果初始化为0，那么写入数据流的操作就会执行两次，从而降低性能。初始化长度总是小于或等于数据流长度，并且在扩大数据流时不会改变，但当写入数据流时会增长。所有在初始化长度以上（直到数据流长度）读取的字节都会自动设置为0，而不需要实际从数据流中读取。
标签是用于存储一些自定义信息的地方，例如数据流中的数据类型。
TmStorage支持完整的事务处理。它们是在主文件级别实现的。在事务期间，每次写入主文件时，TmStorage都会将即将被覆盖的数据复制到事务日志文件中。TmStorage还会记录哪些部分已经被备份，以避免重复备份。事务日志文件是一个单独的文件，位于主文件旁边，当事务提交时会被清除。
如果在抛出异常时，可以回滚事务。如果计算机在事务期间崩溃，下次打开存储时，存储会识别出事务没有完成并进行回滚。
TmStorage目前并不是用于高性能多用户数据库的，而更多地用作各种应用程序的数据存储，其中性能并不是关键因素。
即使在填充了一百万条数据流之后，TmStorage的性能仍然非常好。即使在填充了三百万条数据流之后，它仍然运行良好。数据流表完全加载在内存中，因此访问速度非常快。
缺少的一个特性是缓存层。想法是在内存中缓存主文件的块以加快读取速度。如果存储不太大，所有数据都可以被缓存。
还想要实现快照功能。想法是能够对当前存储进行快照，以便所有对它的更改只写入快照。最后，可以选择将更改与主文件合并，或者丢弃它们。这在测试写入存储的软件时非常有用，因为每次开始测试时，不必每次都对存储主文件进行完整备份。