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R2 / D1 / KV：存储与数据库三件套 ​

基于 Cloudflare 官方文档（2025） · 核于 2026-08

速查 ​

  • 三大存储：R2（对象存储，类 S3，零出口费）、D1（边缘 SQLite 关系型数据库）、KV（全球键值存储，最终一致）。
  • R2 核心卖点：零出口费——存取只收存储费 + 操作费，出口流量免费。对比 AWS S3（出口约 $0.09/GB），存视频/图片供前端访问省巨额成本。
  • R2 用法：S3 兼容 API（可用 AWS SDK），或从 Workers 通过绑定原生访问（env.MY_BUCKET.put/get），无需 API key。
  • D1 模型：SQLite 的边缘托管版——写入走主区域（强一致），全球边缘节点缓存只读副本（最终一致），适合读多写少。
  • D1 用法：标准 SQL（SQLite 方言），从 Workers 绑定访问（env.DB.prepare("SELECT...").all()），支持事务、外键、JSON 函数。
  • KV 模型：全球分布式键值存储，最终一致（写入秒级传播到全球），读延迟极低（边缘缓存）。
  • KV 用法：env.MY_KV.put/get/list，键值均字符串，list 支持前缀扫描；适合配置、会话、特征开关。
  • 一致性选型：要强一致（事务）→ D1；可容忍秒级最终一致 + 超低延迟读 → KV；大文件/媒体 → R2。
  • 免费层：R2 10GB 存储 + 零出口；D1 5GB + 500 万读/天；KV 10 万读/天。
  • 绑定访问：三者都通过 Workers/Pages 的声明式绑定访问，无需 API key/连接串，代码里直接 env.XXX。

一、R2：零出口费的对象存储 ​

R2 是 Cloudflare 对标 AWS S3 的对象存储，最大差异在出口费：

维度Cloudflare R2AWS S3
存储费~$0.015/GB-月~$0.023/GB-月
写入（PUT）操作费$4.5/百万$5/百万
读取（GET）操作费$0.36/百万$0.4/百万
出口流量费免费（零出口费）~$0.09/GB（账单大头）
  • 零出口费的意义：一个 1TB 视频库，月访问 10TB 流量，在 S3 出口费约 $900/月，在 R2 出口完全免费——只付存储费（约 $15/月）。这是 R2 的杀手锏。
  • S3 兼容：R2 用 S3 兼容 API，AWS SDK（@aws-sdk/client-s3）改个 endpoint 即可用，迁移成本低。
  • Workers 绑定访问：在 Workers 里通过 R2 绑定直接访问，无需 API key：
    ts
    const obj = await env.MY_BUCKET.get("photo.jpg");
return new Response(obj.body);  // 直接流式返回
  • 典型用途：图片/视频存储与分发、网站静态资源、备份归档、大数据湖、用户上传文件。

二、D1：边缘 SQLite 数据库 ​

D1 是 SQLite 的边缘托管版，2024 GA：

ts
// Workers 里通过 D1 绑定访问
const { results } = await env.DB.prepare(
  "SELECT * FROM users WHERE active = ?"
).bind(true).all();

// 事务
await env.DB.batch([
  env.DB.prepare("INSERT INTO orders (...) VALUES (...)"),
  env.DB.prepare("UPDATE inventory SET stock = stock - 1 WHERE id = ?"),
]);
  • SQLite 方言：标准 SQL，支持事务、外键、JSON 函数、CTE、窗口函数——轻量但功能完备。
  • 架构：一个主区域处理写入（强一致），全球边缘节点维护只读副本（写入后秒级同步）。
  • 适合：读多写少（边缘读取快）、中小规模数据（GB 级）、需要 SQL 查询/事务的应用。
  • 不适合：超大规模（TB/PB 级）、超高频写入、复杂分布式事务——这些应选传统分布式数据库（PostgreSQL/CockroachDB）。
  • 限制：单库默认 10GB（付费可扩），单查询行数/复杂度有限制。

三、KV：全球键值存储 ​

KV 是最终一致的全球分布式键值存储：

ts
// 写入（秒级传播到全球边缘）
await env.MY_KV.put("feature:new-ui", "on");
// 读取（从最近的边缘节点，超低延迟）
const flag = await env.MY_KV.get("feature:new-ui");
// 前缀扫描
const list = await env.MY_KV.list({ prefix: "feature:" });
  • 一致性：最终一致——写入后全球边缘节点秒级同步，期间可能读到旧值。不能用于需要强一致的场景（如余额扣减）。
  • 读延迟：极低（边缘缓存命中时个位数毫秒），适合全球高频读。
  • 适合：配置（feature flags）、会话 token、用户偏好、CDN 缓存元数据、查找表。
  • 不适合：需要强一致的事务数据、频繁变更的热数据（KV 写入有传播延迟且成本较高）。
  • 限制：键值大小有限（值默认 25MB），写入有频率限制。

四、三者选型决策 ​

根据数据特征与一致性需求选型：

场景推荐原因
大文件/图片/视频存储分发R2零出口费，省巨额带宽成本
用户上传文件R2对象存储天然适合，Workers 原生访问
需 SQL 查询/事务的关系数据D1SQLite 全功能 SQL，支持事务
读多写少的边缘查询D1全球只读副本，边缘读取快
配置/特征开关/会话KV最终一致可接受，超低延迟读
强一致全局协调/限流计数Durable ObjectsD1/KV 都不够强一致时用它
  • 常见组合：R2（存文件）+ D1（存元数据/订单）+ KV（存配置/缓存）——一个全栈应用的存储层齐了。
  • 避免误用：别用 KV 存需要强一致的金融余额（用 D1 事务）；别用 D1 存 PB 级大数据（用 R2）；别用 R2 存需要 SQL 查询的结构化数据（用 D1）。

五、存储成本对比与省钱技巧 ​

理解全家桶的计费模型，才能控成本：

  • R2：存储费（$0.015/GB-月）+ 操作费，出口免费——存取越多越比 S3 省。
  • D1：存储费 + 读/写行数计费——读多写少的应用成本低，高频写入要留意。
  • KV：存储费 + 读/写/列表/删除操作计费——写入比读取贵得多，KV 应主要用于读密集场景。
  • 省钱技巧：①大文件一律 R2（别用 KV/D1）；②热数据用 Workers 内存或 Cache API 缓存，减少 KV/D1 读；③静态资源走 Pages（无限带宽免费）；④feature flags 等配置用 KV（低成本高频读）。

下一步 ​

掌握三大存储后，可结合参考查阅全家桶组件速查、定价对比与易错点，把 Cloudflare 纳入你的云服务选型决策。