Rocksdb原理簡介

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

Rocksdb作為當(dāng)下nosql中性能的代表被各個存儲組件（mysql、tikv、pmdk、bluestore）作為存儲引擎底座，其基于LSM tree的核心存儲結(jié)構(gòu)（將隨機(jī)寫通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為順序?qū)懀﹣硖峁└咝阅艿膶懲掏聲r保證了讀性能。同時大量的并發(fā)性配置來降低compaction的影響。

涉及到的幾個核心文件：

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)的更新都會涉及到兩個結(jié)構(gòu)，一個是內(nèi)存中的memtable(后續(xù)會刷新到磁盤成為SST)，第二個是WAL。

WAL主要的功能是當(dāng)RocksDB異常退出后，能夠恢復(fù)出錯前的內(nèi)存中(memtable)數(shù)據(jù),因此RocksDB默認(rèn)是每次用戶寫都會刷新數(shù)據(jù)到WAL。每次當(dāng)當(dāng)前WAL對應(yīng)的內(nèi)存數(shù)據(jù)(memtable)刷新到磁盤之后，都會新建一個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保存了存儲引擎的內(nèi)部的一些狀態(tài)元數(shù)據(jù)，簡單來說當(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)到一個一致性的狀態(tài)， 而這個一致性的狀態(tài)就是靠MANIFEST來保證的.

MANIFEST在RocksDB中是一個單獨(dú)的文件，而這個文件所保存的數(shù)據(jù)基本是來自于VersionEdit這個結(jié)構(gòu).

MANIFEST包含了兩個文件，一個log文件一個包含最新MANIFEST文件名的文件，Manifest的log文件名是這樣 MANIFEST-(seq number),這個seq會一直增長.只有當(dāng) 超過了指定的大小之后，MANIFEST會刷新一個新的文件,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

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ColumnFamily都有自己的Memtable，Column Family之間互不影響。而在RocksDB中Memtable有多種實現(xiàn)，SkipList/HashSkipList/HashLinkList/Vector，默認(rèn)的實現(xiàn)為SkipList（只有skiplist可以并發(fā)插入）。memtable大小以及個數(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)存中最多可以同時存在多少個memtable的個數(shù)

Immutable memtable

當(dāng)memtable被寫滿之后會生成一個新的memtable繼續(xù)接受IO，舊的memtable就會變成immutable memtable，為只讀的狀態(tài)，且開始由后臺線程Flush到磁盤的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(rèn)分為L0~L7層，當(dāng)滿足一定條件時（本層sst總大小超過配置大小、WAL文件超過一定值）后臺開啟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，加入這個特性之后，每一個KV對都會關(guān)聯(lián)一個Column Family，其中默認(rèn)的Column Family是 "default"。Column Family主要是提供給RocksDB一個邏輯的分區(qū)。從實現(xiàn)上來看不同的Column Family共享WAL，而都有自己的memtable和SST，同時擁有自己的配置。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以及快速刪除對應(yīng)的Column Family。但是因為Column Family共享WAL，可能會咬住WAL，讓W(xué)AL快速增長從而觸發(fā)memtable的強(qiáng)制Flush。