leveldb 源碼筆記

設(shè)計(jì)思路

LSM-Tree(Log Structure Merge Tree)盗忱,將磁盤(pán)的隨機(jī)寫(xiě)轉(zhuǎn)化為順序?qū)懥杌#涌炝藢?xiě)速度缠劝。LSM-Tree的思路是將索引樹(shù)拆成一大一小兩棵樹(shù),較小的常駐內(nèi)存平挑,較大的持久化到磁盤(pán)游添,他們共同維護(hù)一個(gè)有序的key空間。寫(xiě)操作會(huì)首先操作內(nèi)存中的樹(shù)通熄,隨著內(nèi)存不斷變大唆涝,會(huì)觸發(fā)磁盤(pán)中樹(shù)的歸并操作(將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)與磁盤(pán)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行歸并),而歸并操作本身僅有順序?qū)憽?隨著數(shù)據(jù)不斷寫(xiě)入唇辨,磁盤(pán)中的樹(shù)會(huì)不斷膨脹廊酣,為了避免每次參與歸并操作的數(shù)據(jù)量過(guò)大,以及優(yōu)化讀操作做考慮赏枚,LevelDB將磁盤(pán)中的數(shù)據(jù)又拆分成多層亡驰,每一層的數(shù)據(jù)達(dá)到一定容量后會(huì)觸發(fā)向下一層的歸并操作

Memtable 內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),跳表實(shí)現(xiàn)饿幅,新的數(shù)據(jù)會(huì)首先寫(xiě)入這里

Log 文件凡辱,寫(xiě)Memtable前會(huì)先寫(xiě)Log文件,Log通過(guò)append的方式順序?qū)懭肜醵鳌og使機(jī)器宕機(jī)導(dǎo)致的內(nèi)存數(shù)據(jù)丟失得以恢復(fù)

Immutable Memtable 達(dá)到Memtable上限后煞茫,Memtable會(huì)變成Immutable,為SST文件的歸并做準(zhǔn)備

SST文件 磁盤(pán)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件摄凡,分為L(zhǎng)evel0 到 LevelN多層,單層SST文件總量隨著層次增加成倍增長(zhǎng)蚓曼,文件內(nèi)數(shù)據(jù)有序亲澡。其中Level0的SST文件由Immutable 直接dump產(chǎn)生。其他Level的SST由其上一層的文件和本層文件歸并產(chǎn)生纫版; SST文件在歸并中順序?qū)懘残鳎珊髢H可能在歸并中被刪除,而不會(huì)有任何的修改操作

Manifest 記錄SST文件在不同的Level的分布,單個(gè)SST文件的最大最小值

Current Manifest可能有多個(gè)癞己,記錄當(dāng)前Manifest的文件名

Slice

為什么不用引用而用Slice結(jié)構(gòu)

Slice允許value中包含\0結(jié)尾

Option

the speed of kSnappyCompression 200~500MB/s compression, 400~800MB/s decompression

異步寫(xiě): 寫(xiě)操作從用戶進(jìn)程傳遞到操作系統(tǒng)就返回了膀斋,而操作系統(tǒng)從內(nèi)存到持久化存儲(chǔ)是異步的”匝牛可以通過(guò)fsync使寫(xiě)數(shù)據(jù)同步到存儲(chǔ)后再返回仰担, 異步寫(xiě)入比同步寫(xiě)入快很多 。使用異步寫(xiě)入绩社,如果只是寫(xiě)入進(jìn)程掛了摔蓝,不會(huì)丟失任何數(shù)據(jù),但是機(jī)器crash就會(huì)丟失誰(shuí)

WriteOptions.sync 設(shè)置為true愉耙,相當(dāng)于調(diào)用write后再使用fsync

Option包含ReadOption和WriteOpion贮尉,以及普通的Option

Env

函數(shù)返回值,使用Status代替 true/false

File分為 SequentialFile朴沿, RandomFile猜谚,AppendFIle等,讀入的數(shù)據(jù)赌渣,放入scratch中魏铅,根據(jù)scratch生成slice對(duì)象

Read(size_t n, Slice* result, char* scratch)

Status

錯(cuò)誤信息采字符串,前三位表示長(zhǎng)度锡垄,第四位表示類型沦零,第五位之后表示信息

write

fwrite/fread/fflush是c語(yǔ)言規(guī)定的io流操作

用戶程序(fwrite)用戶緩存區(qū)(write/fflush)內(nèi)核緩沖區(qū)(fsync)物理設(shè)備

util/coding

通過(guò)左移右移和 位與運(yùn)算,取特定位值货岭,例:(value >> 8) & 0xff 取第二個(gè)字節(jié)

通過(guò)或運(yùn)算路操,設(shè)置某個(gè)特定的位

Varint 通過(guò)變長(zhǎng)字節(jié)編碼,可以節(jié)省空間千贯。但壞處是大數(shù)需要用5個(gè)字節(jié)表示了屯仗。 每個(gè)字節(jié)第一位為1的話,表示連續(xù)上一個(gè)數(shù)字搔谴,因此一個(gè)字節(jié)可以表示小于127的數(shù)字

SequenceNumber

一共64位魁袜,其中sequenceNum只占56bit,valueType占8bit

SkipList

使用arena管理內(nèi)存敦第,arena相當(dāng)于內(nèi)存池

實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單峰弹,相比B樹(shù)系列,更加輕量芜果,SequenceNumber保證了不會(huì)有相同的node鞠呈,也就保證了node不會(huì)更新的情況

迭代器類實(shí)現(xiàn)在類的定義中

memory order:

1、memory_order_seq_cst 順序一致性模型
2右钾、memory_order_release/acquire/consume 提供release蚁吝,acquire或者consume旱爆,release語(yǔ)義一致性保障
3、relexed consisency model 松散一致性模型

Compact

1層文件總大小上限10MB窘茁,2層為100MB怀伦,以此類推,最高層(7層)沒(méi)有限制

Version

FileName

管理不同filename山林,將文件名封裝為函數(shù)房待,控制文件名后綴

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