LevelDB存储引擎实现原理解析

leveldb实现解析 leveldb 是 Google 开源的持久化 KV 单机存储引擎，开源页面 http://code.google.com/p/leveldb/。leveldb 采用了 merge-dump 的方式，将逻辑场景的写请求转换成顺序写 log 和写 memtable 操作，由后台进程将 memtable 持久化成 sstable。对于读请求，随机 IO 还是无法避免，但它设计了一系列策略来保证读的效率。 **代码目录结构** leveldb 的代码目录结构主要包括以下几个部分： * `doc/`：存放文档和注释文件 * `include/leveldb/`：存放头文件，包括 Slice、Option、Env、Comparator 等 * `db/`：存放数据库相关的代码，包括 memtable、sstable、log 等 * `table/`：存放表相关的代码，包括 block、block handle 等 * `util/`：存放工具函数，包括 varint、 coding 等 * `helper/memenv/`：存放辅助函数，包括 memtable 的实现 **基本概念** leveldb 中的基本概念包括： * `Slice`：表示一个字节序列，用于存储键值对 * `Option`：表示配置选项，用于控制 leveldb 的行为 * `Env`：表示环境变量，用于存储文件系统的操作 * `ValueType`：表示值的类型，用于确定值的存储方式 * `SequnceNumber`：表示序列号，用于确定键值对的顺序 * `ParsedInternalKey`：表示解析后的内部键，用于存储键值对 * `InternalKey`：表示内部键，用于存储键值对 * `LookupKey`：表示查找键，用于快速查找键值对 * `Comparator`：表示比较器，用于比较键值对 * `InternalKeyComparator`：表示内部键比较器，用于比较内部键 * `WriteBatch`：表示写批处理，用于批量写入键值对 * `Memtable`：表示内存表，用于存储键值对 * `Sstable`：表示稳定表，用于存储键值对 * `FileMetaData`：表示文件元数据，用于存储文件信息 * `Block`：表示块，用于存储键值对 * `BlockHandle`：表示块句柄，用于定位块 * `FileNumber`：表示文件编号，用于确定文件的顺序 * `filename`：表示文件名，用于存储文件信息 * `level-n`：表示级别-n，用于确定文件的级别 * `Compact`：表示压缩，用于压缩文件 * `Compaction`：表示压缩过程，用于压缩文件 **存储结构的格式定义与操作** leveldb 的存储结构主要包括 memtable 和 sstable 两部分。memtable 用于存储键值对，sstable 用于存储压缩后的键值对。leveldb 采用 merge-dump 的方式，将逻辑场景的写请求转换成顺序写 log 和写 memtable 操作，由后台进程将 memtable 持久化成 sstable。 **主要流程** leveldb 的主要流程包括： 1. 写请求：将写请求转换成顺序写 log 和写 memtable 操作 2. 持久化：由后台进程将 memtable 持久化成 sstable 3. 读请求：读取 sstable 并返回键值对 **总结** leveldb 是一个高性能的 KV 单机存储引擎，采用了 merge-dump 的方式来解决随机 IO 问题。leveldb 的实现包括代码目录结构、基本概念、存储结构的格式定义与操作、主要流程等几个方面。