从TiKV的KV存储设计到GC优化实践

分布式KV存储在企业业务系统中扮演着极其重要的角色，涉及大数据处理、海量数据存储等场景，作为核心组件在业务系统的支撑和数据管理中发挥着极其重要的作用。TiKV作为分布式KV存储系统，为了保证稳定性，GC设计一直是TiKV GC团队的一个关注点，本文将分享TiKV GC的演进之路和一些优化经验，希望能给读者在类似的优化实践中提供一种参考思路。

TiKV的KV存储设计

TiKV的KV存储设计，需要在满足单机存储性能的前提下，支持海量数据存储。因此，TiKV采用了分层存储架构，即RocksDB+Raft。RocksDB负责存储数据，Raft负责数据的一致性。这种架构可以很好地满足TiKV的存储需求，也可以保证TiKV的高可用性。

GC设计思路

GC（Garbage Collection，垃圾回收）是TiKV的一项重要功能，用于回收过期数据和无效数据。GC的设计需要考虑多种因素，如性能、稳定性、数据安全性等。

TiKV的GC设计采用了增量GC的方式，即每隔一段时间，对TiKV集群中的数据进行一次增量扫描，找出过期数据和无效数据，并将其删除。这种方式可以保证GC的性能和稳定性，同时也可以保证数据安全性。

GC设计的演进

TiKV的GC设计经历了几个阶段的演进，从最初的简单GC到现在的多级GC。

初始GC设计

TiKV最初的GC设计非常简单，即每隔一段时间，对TiKV集群中的数据进行一次全量扫描，找出过期数据和无效数据，并将其删除。这种方式虽然简单，但性能和稳定性都比较差。

多级GC设计

为了提高GC的性能和稳定性，TiKV采用了多级GC的设计。多级GC将GC任务分成了多个阶段，每个阶段只负责处理一部分数据。这种方式可以提高GC的并行度，从而提高GC的性能。同时，多级GC还可以提高GC的稳定性，因为即使一个阶段的GC任务失败，也不会影响其他阶段的GC任务。

GC设计的优化

TiKV的GC设计在演进过程中，也经历了多次优化。这些优化包括：

并发GC

TiKV采用了并发GC的设计，即多个GC任务可以同时进行。这种方式可以提高GC的性能，同时也可以提高GC的稳定性。

异步GC

TiKV采用了异步GC的设计，即GC任务可以在后台运行，不会影响TiKV的前台服务。这种方式可以提高TiKV的性能，同时也可以提高GC的稳定性。

智能GC

TiKV采用了智能GC的设计，即GC任务可以根据数据的访问情况来决定是否回收数据。这种方式可以提高GC的效率，同时也可以减少对TiKV性能的影响。

结束语

TiKV的GC设计经历了几个阶段的演进，从最初的简单GC到现在的多级GC。在演进过程中，TiKV的GC设计也经历了多次优化。这些优化包括并发GC、异步GC和智能GC。这些优化提高了TiKV的GC性能、稳定性和效率。

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