LevelDB 之 SSTable 读写详解

LevelDB 作为一种高性能的嵌入式数据库，其存储引擎的核心数据结构是 SSTable（Sorted String Table），它是一种基于 LSM-Tree（Log-Structured Merge-Tree）的存储结构。SSTable 将数据存储在按 key 排序的文件中，并通过定期合并较小的文件来减少文件数量，从而提高读写性能。

SSTable 的数据结构

SSTable 文件由多个数据块组成，每个数据块包含一个或多个 key-value 对。数据块的大小通常为 4KB，并且在写入 SSTable 文件之前会先进行压缩。

SSTable 文件中还包含一个索引块，索引块包含了数据块的起始位置和结束位置，以及数据块中包含的 key 范围。索引块的大小通常为 128KB，并且在读取 SSTable 文件时会被加载到内存中。

SSTable 的读写算法

写入 SSTable

当 LevelDB 需要将数据写入 SSTable 文件时，它首先会将数据写入一个内存缓冲区。当内存缓冲区达到一定大小后，LevelDB 会将内存缓冲区中的数据刷新到磁盘，并创建一个新的 SSTable 文件。

LevelDB 会将数据块按 key 排序后写入 SSTable 文件，并使用 Bloom 过滤器来标记数据块中包含的 key。Bloom 过滤器是一种概率数据结构，它可以快速判断一个 key 是否存在于数据块中。

读取 SSTable

当 LevelDB 需要读取 SSTable 文件时，它首先会加载索引块到内存中。然后，LevelDB 会使用二分查找算法在索引块中找到包含目标 key 的数据块。

找到数据块后，LevelDB 会加载数据块到内存中，并使用 Bloom 过滤器快速判断目标 key 是否存在于数据块中。如果目标 key 存在于数据块中，LevelDB 会直接读取数据块中的数据。否则，LevelDB 会继续读取下一个数据块，直到找到包含目标 key 的数据块。

SSTable 在 LevelDB 中的应用

LevelDB 将 SSTable 文件组织成多层，每一层都包含多个 SSTable 文件。当 LevelDB 需要写入数据时，它会先将数据写入内存缓冲区，然后刷新内存缓冲区中的数据到 L0 层的 SSTable 文件中。

当 L0 层的 SSTable 文件数量达到一定数量后，LevelDB 会将 L0 层的 SSTable 文件合并成一个 L1 层的 SSTable 文件。以此类推，LevelDB 会定期将较小的 SSTable 文件合并成较大的 SSTable 文件，从而减少文件数量，提高读写性能。

总结

SSTable 是 LevelDB 存储引擎的核心数据结构，它将数据存储在按 key 排序的文件中，并通过定期合并较小的文件来减少文件数量，从而提高读写性能。通过对 SSTable 的数据结构和读写算法的详细介绍，我们对 LevelDB 的存储引擎有了更深入的了解，并能更好地理解 LevelDB 的读写性能。