Rocksdb原理簡(jiǎn)介

https://www.ctyun.cn/developer/article/419235671285829

Rocksdb作為當下nosql中性能的代表被各個(gè)存儲組件（mysql、tikv、pmdk、bluestore）作為存儲引擎底座，其基于LSM tree的核心存儲結構（將隨機寫(xiě)通過(guò)數據結構轉化為順序寫(xiě)）來(lái)提供高性能的寫(xiě)吞吐時(shí)保證了讀性能。同時(shí)大量的并發(fā)性配置來(lái)降低compaction的影響。

涉及到的幾個(gè)核心文件：

WAL

WriteAheadLog，rocksdb的日志，保存memtable中的信息。當memtable轉化為immutable memtable并且Flush到L0層之后，之前WAL的會(huì )被清理，即于刪除DB目錄下的log文件。

在RocksDB中每一次數據的更新都會(huì )涉及到兩個(gè)結構，一個(gè)是內存中的memtable(后續會(huì )刷新到磁盤(pán)成為SST)，第二個(gè)是WAL。

WAL主要的功能是當RocksDB異常退出后，能夠恢復出錯前的內存中(memtable)數據,因此RocksDB默認是每次用戶(hù)寫(xiě)都會(huì )刷新數據到WAL。每次當當前WAL對應的內存數據(memtable)刷新到磁盤(pán)之后，都會(huì )新建一個(gè)WAL。

所有的WAL文件都是保存在WAL目錄(options.wal_dir)，為了保證數據的狀態(tài)，所有的WAL文件的名字都是按照順序的(log_number)。

MANIFEST

在RocksDB中MANIFEST保存了存儲引擎的內部的一些狀態(tài)元數據，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)當系統異常重啟，或者程序異常被退出之后，RocksDB需要有一種機制能夠恢復到一個(gè)一致性的狀態(tài)， 而這個(gè)一致性的狀態(tài)就是靠MANIFEST來(lái)保證的.

MANIFEST在RocksDB中是一個(gè)單獨的文件，而這個(gè)文件所保存的數據基本是來(lái)自于VersionEdit這個(gè)結構.

MANIFEST包含了兩個(gè)文件，一個(gè)log文件一個(gè)包含最新MANIFEST文件名的文件，Manifest的log文件名是這樣 MANIFEST-(seq number),這個(gè)seq會(huì )一直增長(cháng).只有當 超過(guò)了指定的大小之后，MANIFEST會(huì )刷新一個(gè)新的文件,當新的文件刷新到磁盤(pán)（并且文件名更新）之后，老的文件會(huì )被刪除掉。這里可以認為每一次MANIFEST的更新都代表一次snapshot。

CURRENT

記錄當前最新的MANIFEST文件編號

Memtable

常駐于內存中，在WAL寫(xiě)之后，記錄具體的key-value數據。在RocksDB中，每個(gè)ColumnFamily都有自己的Memtable，Column Family之間互不影響。而在RocksDB中Memtable有多種實(shí)現，SkipList/HashSkipList/HashLinkList/Vector，默認的實(shí)現為SkipList（只有skiplist可以并發(fā)插入）。memtable大小以及個(gè)數可以由指定的參數進(jìn)行控制：

write_buffer_size表示memtable的大小

max_write_buffer_number表示內存中最多可以同時(shí)存在多少個(gè)memtable的個(gè)數

Immutable memtable

當memtable被寫(xiě)滿(mǎn)之后會(huì )生成一個(gè)新的memtable繼續接受IO，舊的memtable就會(huì )變成immutable memtable，為只讀的狀態(tài)，且開(kāi)始由后臺線(xiàn)程Flush到磁盤(pán)的L0層sst。

SST

核心key-value的存儲文件，比如DB目錄下的000023.sst文件。默認分為L(cháng)0~L7層，當滿(mǎn)足一定條件時(shí)（本層sst總大小超過(guò)配置大小、WAL文件超過(guò)一定值）后臺開(kāi)啟compaction任務(wù)，從當前層和下一層選取若干sst，做合并，并寫(xiě)入新的sst文件。

CcolumnFamily
RocksDB 3.0中加入了Column Family特性，加入這個(gè)特性之后，每一個(gè)KV對都會(huì )關(guān)聯(lián)一個(gè)Column Family，其中默認的Column Family是 "default"。Column Family主要是提供給RocksDB一個(gè)邏輯的分區。從實(shí)現上來(lái)看不同的Column Family共享WAL，而都有自己的memtable和SST，同時(shí)擁有自己的配置。這就意味著(zhù)我們可以快速方便的設置不同的屬性的Column Family以及快速刪除對應的Column Family。但是因為Column Family共享WAL，可能會(huì )咬住WAL，讓W(xué)AL快速增長(cháng)從而觸發(fā)memtable的強制Flush。