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。