perf(storage): kompaktes JSON, Stroke-Treue und Snapshot-Optimierung

This commit is contained in:
2026-10-06 19:14:52 +02:00
parent 1afe4a0f9d
commit 510035e807
7 changed files with 425 additions and 98 deletions
+30 -45
View File
@@ -31,7 +31,7 @@ Das Manifest enthält Metadaten über das gesamte Dokument sowie die Reihenfolge
```json
{
"format_version": 1,
"format_version": 2,
"id": "notebook-a1b2c3d4",
"title": "Mathematik Vorlesung",
"pages": [
@@ -54,7 +54,7 @@ Das Manifest enthält Metadaten über das gesamte Dokument sowie die Reihenfolge
```
### Felder:
- `format_version`: Format-Versionsnummer (aktuell `1`, bei unversionierten Legacy-Dateien implizit `0`).
- `format_version`: Format-Versionsnummer (aktuell `2`, bei unversionierten Legacy-Dateien implizit `0`).
- `id`: Eindeutige ID des Notizbuchs (z. B. UUID oder `"default"`).
- `title`: Vom Nutzer vergebener Anzeigename des Notizbuchs.
- `pages`: Geordnete Liste von Seitenmetadaten (`id`, optional `background`).
@@ -69,50 +69,14 @@ Das Manifest enthält Metadaten über das gesamte Dokument sowie die Reihenfolge
## 3. Seitendatei (`page_<id>.json`)
Jede Seite wird in einer eigenen Datei gespeichert, um Lazy-Loading und schnelles inkrementelles Speichern zu ermöglichen.
Die Speicherung erfolgt ab Version 2 als kompaktes JSON (`serde_json::to_vec`), wodurch gegenüber Pretty-Printed JSON über 50 % Speicherplatz eingespart wird.
```json
{
"format_version": 1,
"id": 1,
"background": "Grid5mm",
"strokes": [
{
"id": 1,
"color": [0.12, 0.12, 0.14, 1.0],
"samples": [
{
"x": 350.2,
"y": 420.5,
"p": 0.65,
"t": 12.345
},
{
"x": 352.1,
"y": 425.8,
"p": 0.70,
"t": 12.355
}
],
"shape": null
},
{
"id": 2,
"color": [0.15, 0.35, 0.85, 1.0],
"samples": [],
"shape": {
"Rectangle": {
"top_left": { "x": 500.0, "y": 600.0 },
"width": 300.0,
"height": 200.0
}
}
}
]
}
{"format_version":2,"id":1,"background":"Grid5mm","strokes":[{"id":1,"color":[0.12,0.12,0.14,1.0],"samples":[{"x":350.2,"y":420.5,"p":0.65,"t":12.345},{"x":352.1,"y":425.8,"p":0.70,"t":12.355}],"shape":null,"tool":"pen","width":5.0,"finalized":true},{"id":2,"color":[0.15,0.35,0.85,1.0],"samples":[],"shape":{"Rectangle":{"top_left":{"x":500.0,"y":600.0},"width":300.0,"height":200.0}},"tool":"shape","width":20.0,"finalized":true}]}
```
### Felder:
- `format_version`: Format-Versionsnummer (`1`).
- `format_version`: Format-Versionsnummer (`2`).
- `id`: Eindeutige ID der Seite.
- `background`: Papiermuster (`Blank`, `Grid5mm`, `Lined`, `DotGrid`).
- `strokes`: Liste der auf der Seite gezeichneten Striche und Vektorformen.
@@ -127,20 +91,25 @@ Jede Seite wird in einer eigenen Datei gespeichert, um Lazy-Loading und schnelle
- `Triangle { p1, p2, p3 }`
- `Rhombus { center, width, height }`
- `Octahedron { center, radius }`
- `tool`: Zeichenwerkzeug (`"pen"`, `"highlighter"`, `"shape"`).
- `width`: Strichbreite in internen DIN-A4-Einheiten (10 Einheiten = 1 mm; z. B. `5.0` für 0.5 mm Stift, `60.0` für 6.0 mm Marker).
- `finalized`: Boolesches Flag für Striche, die das Zwei-Stufen-Inking (Eckenerkennung, Glättung, runde Endkappen) durchlaufen haben.
---
## 4. Datensicherheit & Migration
### Atomares Schreiben
1. Daten werden in `<ziel>.tmp.<pid>.<nanos>` serialisiert und per `fsync` auf das Speichermedium geschrieben.
### Atomares Schreiben & Verzeichnis-Sync
1. Daten werden in `<ziel>.tmp.<pid>.<nanos>` serialisiert und per `fsync` auf das Speichermedium geschrieben (Dateirechte `0600` auf Unix).
2. Mittels `std::fs::rename("<ziel>.tmp", "<ziel>")` wird die Zieldatei auf POSIX-Systemen atomar ersetzt.
3. Nach dem Rename wird das übergeordnete Verzeichnis synchronisiert (`sync_all()`), um Persistenz bei Stromausfall zu garantieren. Verzeichnisse erhalten Berechtigung `0700`.
### Quarantäne bei Parsefehlern
Wird eine Seitendatei beim Laden als fehlerhaft erkannt (z. B. unvollständiges oder korruptes JSON), wird sie nicht stillschweigend gelöscht oder überschrieben, sondern nach `page_<id>.json.corrupt-<unix_ts>` verschoben. Die Ersatzseite wird als schreibgeschützt markiert.
### Migrations-Backups
### Migrations-Backups & Rolling Backups
Beim ersten Speichern einer Datei im Legacy-Format (Version 0) wird vor dem Überschreiben ein Backup `*.v0.bak` angelegt (z. B. `manifest.json.v0.bak`, `page_1.json.v0.bak`).
Zusätzlich existiert ein Rolling-Backup `manifest.json.bak`, auf das bei beschädigtem Manifest automatisch zurückgegriffen wird.
---
@@ -149,4 +118,20 @@ Beim ersten Speichern einer Datei im Legacy-Format (Version 0) wird vor dem Übe
| Version | Status | Beschreibung |
|---|---|---|
| **0** | Legacy | Unversioniertes Format. `format_version` fehlt in JSON. Implizit als Version 0 interpretiert. |
| **1** | Aktuell | Einführung von `format_version: u32` in `manifest.json` und `page_<id>.json`. Seiten-Hintergrund im Manifest gecached (`pages: Vec<PageMeta>`). Strenges Versionsmatching (neuere Versionen werden abgelehnt). Automatische Migration mit `*.v0.bak`. |
| **1** | Überholt | Einführung von `format_version: u32` in `manifest.json` und `page_<id>.json`. Seiten-Hintergrund im Manifest gecached (`pages: Vec<PageMeta>`). Strenges Versionsmatching (neuere Versionen werden abgelehnt). Automatische Migration mit `*.v0.bak`. |
| **2** | **Aktuell** | Stroke-Treue: Ergänzung von `tool`, `width` und `finalized` in `StrokeData` für exakte Rekonstruktion aller Vertizes und Splines. Umstellung auf kompaktes JSON (`serde_json::to_vec`, ca. 54% Platzerparnis). |
---
## 6. Analyse & Bewertung: Binärformat (z. B. `postcard`)
Eine Umstellung auf ein Binärformat wie `postcard` wurde evaluiert:
- **Vorteile**:
- Weitere 20–30 % Reduktion der Dateigröße gegenüber kompaktem JSON.
- Minimal schnellere Serialisierung auf leistungsschwachen Systemen.
- **Nachteile**:
- Verlust der Text-Transparenz (JSON lässt sich direkt inspizieren, mit `git`/Tools diffen und bei Korruption manuell reparieren).
- Snapshotting und JSON-Verarbeitung liegen im Benchmark bereits bei **0,02 ms (1k Samples)** bis **0,70 ms (50k Samples)** – also weit unter dem Zielwert von 1 ms.
- Kompaktes JSON spart bereits über 53 % Dateigröße ein.
- **Entscheidung**:
Kompaktes JSON bietet aktuell das optimale Verhältnis aus Ausfallsicherheit, Benutzerfreundlichkeit, Performance und Portabilität. Ein Binärformat wie `postcard` bleibt als Option für spätere Riesen-Notizbücher (> 500 Seiten) denkbar, wird aktuell jedoch nicht eingeführt.