我希望有一个可持久的数据结构和支持服务（可能是某种内存数据网格，但能够将数据保存到驱动器上）。将要存储的数据在结构上几乎与普通文件系统相同 - 每个节点具有可变数量的子节点的树（尽管没有像符号链接那样的复杂性）。存在与每个节点相关的一些元信息（有效载荷）。我基本上需要的是有效地在两个方向上获得所有分支（即，如果我要求所有具有深度1000的节点的父节点，我希望具有相同的响应时间，就像我要求其最接近的父节点或直接孩子）。我希望能够在树内改变节点的位置（当然也是所有孩子的位置）。
我知道Patricia树对我的目的来说有点好，但是数据实际上不是 文件系统，因此我没有任何路径可以将节点与树。
存储的最小数据量约为1亿个节点，实际数量预计至少为5-15倍。
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你看过neo4j了吗？它可以充当嵌入式，持久化的图形数据库。
BTW您可能需要大量内存。我怀疑如果你想把它全部留在内存中，每个节点至少需要100-1000字节。对于10亿个节点，最高可达1 TB。
如果你没有那么多内存，你将需要那么多的磁盘空间，你将不得不考虑它会慢很多倍。
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包含以下内容的节点树可能适合您的用例：
这足以非常有效地实现大多数类文件系统的遍历算法。
另一种选择是考虑不可变的持久数据结构 - 这里的Immutability会给你两大优势：
如果您认为持久数据方法可能合适，那么值得查看为此类数据提供数据库服务的Datomic（http://www.datomic.com/）。