LevelDB 是一基于内存+SSD的键值存储引擎。
- 内存存储最新的更改和热数据(缓存)
- SSD持久化所有数据
LevelDB经常使用代理+主从模式构建集群。
与REDIS协议保持兼容,可以被REDIS客户端访问。
内存结构
LevelDB在内存维护两个跳表:MemTable,
一个只读,一个可写。
序列号(Sequence number)是全局自增的,每次的修改序列号都会加1。
每个主键保存多个版本的键值。LevelDB用serial number标识键值对
的版本。最大的serial number代表最新的键值对。
键值对有两种更新操作:
当可写的MemTable的大小超过阈值,会把所有的键值转移到只读的MemTable。
同时会创建一个新的可写的MemTable。只读的MemTable会被一个线程异步的
写入SSD。读操作会先查询可写的MemTable,然后查询只读的MemTable,最后
去查询SSD.
对可写的MemTable支持多线程操作,所以需要并发控制。
只读的MemTable存在时间很短,被创建后就会把异步写入SSD,然后清空。
当可写的MemTable增长很快,只读的MemTable会很快被填满。如果只读
的MemTable还没有别完全写入SSD,写入线程就会被阻塞。
内存结构操作日志
最近的MemTable的写入操作都会有一个对应的日志文件记录。
日志文件也有两份,对应两个跳表。
SSD数据结构
SST
LevelDB在SSD上存储了许多SST(Sorted String Table)文件,
每个文件对应一个级别,每个级别有多个SST文件。
SST文件的大小是相同的,不同的是每个级别文件数目不同。
主键在每个SST文件都是有序的。
级别0的文件和其他级别的文件有一个明显的区别:其他级别的SST
文件之间的主键不会重叠,但级别0的SST文件之间的主键可能重叠,
因为级别0的SST文件之间从MemTable直接转存过来。
为了防止在级别0的SST文件进行键值读取的读放大,LevelDB默认
级别0有4个文件。
MANIFEST
所有文件的主键范围,级别和其他的元信息存储在MANIFEST文件。
MANIFEST有版本号,通过文件名后缀标识,例如MANIFEST-000031。
每次打开数据库,一个新的版本号的MANIFEST就好被创建,旧版本
的文件就会被删除。
CURRENT
CURRENT文件内容记录了当前版本的MANIFEST文件名字。LevelDB首先读
CURRENT文件内容知道合法的MANIFEST文件。
LOCK
LevelDB数据库目录不允许被多个进程同时访问,当一个进程打开数据库,
一个排他的文件锁就创建。
log
日志文件,记录操作日志,例如次要整理和主要整理日志
数据整理
从只读MemTable到0级的SST文件的转移叫次级整理。从SST文件向
更低级转移交主要整理。
文件合并