LSM存储，大显身手！500行代码还原LSM数据库的奥秘

从0开始：500行代码实现LSM 数据库

LSM 存储引擎

LSM（Log-Structured Merge-Tree）存储引擎是一种广泛应用于NoSQL数据库中的存储引擎，以其高效的写性能和良好的压缩性能著称。LSM存储引擎的基本原理是将数据先写入内存中的MemTable中，当MemTable中的数据量达到一定阈值后，将MemTable中的数据持久化到磁盘上的SSTable（Sorted String Table）中，同时将MemTable中的数据删除。

实现细节

本文基于《数据密集型应用系统设计》中对LSM-Tree数据库的设计思路，结合代码实现完整地还原了LSM存储引擎的实现细节。

数据结构

LSM存储引擎中主要使用两种数据结构：MemTable和SSTable。

MemTable

MemTable是一个内存中的跳表，用于存储最近写入的数据。跳表是一种类似于红黑树的数据结构，具有较高的查询和插入性能。

SSTable

SSTable是一个磁盘上的有序表，用于存储持久化的数据。SSTable中的数据按照主键顺序排列，并且使用布隆过滤器来加速查询。

算法

LSM存储引擎中主要使用两种算法：写操作算法和读操作算法。

写操作算法

当客户端向LSM存储引擎写入数据时，数据首先被写入MemTable中。当MemTable中的数据量达到一定阈值后，LSM存储引擎会将MemTable中的数据持久化到磁盘上的SSTable中，同时将MemTable中的数据删除。

读操作算法

当客户端向LSM存储引擎读取数据时，LSM存储引擎首先在MemTable中查找数据。如果数据在MemTable中，则直接返回数据。如果数据不在MemTable中，则LSM存储引擎会依次在SSTable中查找数据。

存储引擎

LSM存储引擎由MemTable、SSTable和Compaction三个部分组成。

MemTable

MemTable是一个内存中的跳表，用于存储最近写入的数据。跳表是一种类似于红黑树的数据结构，具有较高的查询和插入性能。

SSTable

SSTable是一个磁盘上的有序表，用于存储持久化的数据。SSTable中的数据按照主键顺序排列，并且使用布隆过滤器来加速查询。

Compaction

Compaction是LSM存储引擎中非常重要的一个过程。Compaction将多个SSTable合并成一个SSTable，以减少SSTable的数量，提高查询性能。

数据库系统

LSM存储引擎可以作为数据库系统的底层存储引擎。LSM存储引擎的优点是写性能高、压缩性能好。LSM存储引擎的缺点是读性能较差，并且不支持事务。

结语

LSM存储引擎是一种高效的存储引擎，被广泛应用于NoSQL数据库中。LSM存储引擎的优点是写性能高、压缩性能好。LSM存储引擎的缺点是读性能较差，并且不支持事务。