Rocksdb原理簡(jiǎn)介

Rocksdb作為當(dāng)下nosql中性能的代表被各個(gè)存儲(chǔ)組件（mysql、tikv、pmdk、bluestore）作為存儲(chǔ)引擎底座，其基于LSM tree的核心存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)（將隨機(jī)寫通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為順序?qū)懀﹣?lái)提供高性能的寫吞吐時(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(dāng)memtable轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)的更新都會(huì)涉及到兩個(gè)結(jié)構(gòu)，一個(gè)是內(nèi)存中的memtable(后續(xù)會(huì)刷新到磁盤成為SST)，第二個(gè)是WAL。

WAL主要的功能是當(dāng)RocksDB異常退出后，能夠恢復(fù)出錯(cuò)前的內(nèi)存中(memtable)數(shù)據(jù),因此RocksDB默認(rèn)是每次用戶寫都會(huì)刷新數(shù)據(jù)到WAL。每次當(dāng)當(dāng)前WAL對(duì)應(yīng)的內(nèi)存數(shù)據(jù)(memtable)刷新到磁盤之后，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(shù)據(jù)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(chǔ)引擎的內(nèi)部的一些狀態(tài)元數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)當(dāng)系統(tǒng)異常重啟，或者程序異常被退出之后，RocksDB需要有一種機(jī)制能夠恢復(fù)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(dú)的文件，而這個(gè)文件所保存的數(shù)據(jù)基本是來(lái)自于VersionEdit這個(gè)結(jié)構(gòu).

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(zhǎng).只有當(dāng) 超過(guò)了指定的大小之后，MANIFEST會(huì)刷新一個(gè)新的文件,當(dāng)新的文件刷新到磁盤（并且文件名更新）之后，老的文件會(huì)被刪除掉。這里可以認(rèn)為每一次MANIFEST的更新都代表一次snapshot。

CURRENT

記錄當(dāng)前最新的MANIFEST文件編號(hào)

Memtable

常駐于內(nèi)存中，在WAL寫之后，記錄具體的key-value數(shù)據(jù)。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(xiàn)，SkipList/HashSkipList/HashLinkList/Vector，默認(rèn)的實(shí)現(xiàn)為SkipList（只有skiplist可以并發(fā)插入）。memtable大小以及個(gè)數(shù)可以由指定的參數(shù)進(jìn)行控制：

write_buffer_size表示memtable的大小

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

Immutable memtable

當(dāng)memtable被寫滿之后會(huì)生成一個(gè)新的memtable繼續(xù)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(tái)線程Flush到磁盤的L0層sst。

SST

核心key-value的存儲(chǔ)文件，比如DB目錄下的000023.sst文件。默認(rèn)分為L(zhǎng)0~L7層，當(dāng)滿足一定條件時(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(tái)開(kāi)啟compaction任務(wù)，從當(dāng)前層和下一層選取若干sst，做合并，并寫入新的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(duì)都會(huì)關(guān)聯(lián)一個(gè)Column Family，其中默認(rèn)的Column Family是 "default"。Column Family主要是提供給RocksDB一個(gè)邏輯的分區(qū)。

從實(shí)現(xiàn)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。這就意味著我們可以快速方便的設(shè)置不同的屬性的Column Family以及快速刪除對(duì)應(yīng)的Column Family。

但是因?yàn)镃olumn Family共享WAL，可能會(huì)咬住WAL，讓W(xué)AL快速增長(zhǎng)從而觸發(fā)memtable的強(qiáng)制Flush。