LevelDb简单介绍和原理——本质：类似nedb，插入数据文件不断增长（快照），再通过删除老数据做更新

转自：http://www.cnblogs.com/haippy/archive/2011/12/04/2276064.html

有时间再好好看下整个文章！

说起LevelDb也许您不清楚，但是如果作为IT工程师，不知道下面两位大神级别的工程师，那您的领导估计会Hold不住了：Jeff Dean和Sanjay Ghemawat。这两位是Google公司重量级的工程师，为数甚少的Google Fellow之二。

　　Jeff Dean其人：http://research.google.com/people/jeff/index.html，Google大规模分布式平台Bigtable和MapReduce主要设计和实现者。

　　Sanjay Ghemawat其人：http://research.google.com/people/sanjay/index.html，Google大规模分布式平台GFS，Bigtable和MapReduce主要设计和实现工程师。

　　LevelDb就是这两位大神级别的工程师发起的开源项目，简而言之，LevelDb是能够处理十亿级别规模Key-Value型数据持久性存储的C++ 程序库。正像上面介绍的，这二位是Bigtable的设计和实现者，如果了解Bigtable的话，应该知道在这个影响深远的分布式存储系统中有两个核心的部分：Master Server和Tablet Server。其中Master Server做一些管理数据的存储以及分布式调度工作，实际的分布式数据存储以及读写操作是由Tablet Server完成的，而LevelDb则可以理解为一个简化版的Tablet Server。

　　LevelDb有如下一些特点：

　　　　首先，LevelDb是一个持久化存储的KV系统，和Redis这种内存型的KV系统不同，LevelDb不会像Redis一样狂吃内存，而是将大部分数据存储到磁盘上。

　　　　其次，LevleDb在存储数据时，是根据记录的key值有序存储的，就是说相邻的key值在存储文件中是依次顺序存储的，而应用可以自定义key大小比较函数，LevleDb会按照用户定义的比较函数依序存储这些记录。

　　　　再次，像大多数KV系统一样，LevelDb的操作接口很简单，基本操作包括写记录，读记录以及删除记录。也支持针对多条操作的原子批量操作。

　　　　另外，LevelDb支持数据快照（snapshot）功能，使得读取操作不受写操作影响，可以在读操作过程中始终看到一致的数据。

　　除此外，LevelDb还支持数据压缩等操作，这对于减小存储空间以及增快IO效率都有直接的帮助。

　　LevelDb性能非常突出，官方网站报道其随机写性能达到40万条记录每秒，而随机读性能达到6万条记录每秒。总体来说，LevelDb的写操作要大大快于读操作，而顺序读写操作则大大快于随机读写操作。至于为何是这样，看了我们后续推出的LevelDb日知录，估计您会了解其内在原因。

LevelDb本质上是一套存储系统以及在这套存储系统上提供的一些操作接口。为了便于理解整个系统及其处理流程，我们可以从两个不同的角度来看待LevleDb：静态角度和动态角度。从静态角度，可以假想整个系统正在运行过程中（不断插入删除读取数据），此时我们给LevelDb照相，从照片可以看到之前系统的数据在内存和磁盘中是如何分布的，处于什么状态等；从动态的角度，主要是了解系统是如何写入一条记录，读出一条记录，删除一条记录的，同时也包括除了这些接口操作外的内部操作比如compaction，系统运行时崩溃后如何恢复系统等等方面。

本节所讲的整体架构主要从静态角度来描述，之后接下来的几节内容会详述静态结构涉及到的文件或者内存数据结构，LevelDb日知录后半部分主要介绍动态视角下的LevelDb，就是说整个系统是怎么运转起来的。

LevelDb作为存储系统，数据记录的存储介质包括内存以及磁盘文件，如果像上面说的，当LevelDb运行了一段时间，此时我们给LevelDb进行透视拍照，那么您会看到如下一番景象：

图1.1：LevelDb结构

从图中可以看出，构成leveldb静态结构的包括六个部分，内存中的 memtable以及Immutable memtable,磁盘上的current文件,log文件,Manifest文 件,SSTable文件。存储流程如下所示：

• 当插入一条key-value数据时,leveldb先将数据插入到log文件(追加)中，成功后 写入memtable中，既保证了高效写入,也保证了数据的稳定性
• 当memtable插入的数据到了一个界限之后，会转为Immutable memtable, 由新的memtable支持写入操作.同时，leveldb在后台会通过调度程序将 Immutable memtable dump到磁盘上的sstable文件中。
• sstable内部的数据是key有序的。由Immutable memtable不断dump出来的 sstable文件越来越多，会进行compact操作，形成新的level的sstable文件。

参考：http://www.cnblogs.com/haippy/archive/2011/12/04/2276064.html