leveldb源码分析--SSTable之逻辑结构

SSTable是leveldb 的核心模块，这也是其称为leveldb的原因，leveldb正是通过将数据分为不同level的数据分为对应的不同的数据文件存储到磁盘之中的。为了理解其机制，我们首先看看SSTable中的基本概念。

首先看看数据的整体存储结构：

可以从图中看到了几个概念：Datablock，Metablock, MetaIndex block, Indexblock, Footer.具体他们的含义可以大致解释如下：

1. Datablock，我们知道文件中的k/v对是有序存储的，他们被划分到连续排列的Data Block里面顺序存储起来；

2. 紧跟数据存储区的是Meta Block，存储的是Filter信息，比如Bloom过滤器，用于快速判断key是否在对应数据块；

3. MetaIndex Block是对Meta Block的索引，它只有一条记录，为meta index的名字（也就是Filter的名字）和指向meta Block的BlockHandle；

4. Index block是对Data Block的索引，对于其中的每个记录，其key >=Data Block最后一条记录的key，同时<其后Data Block的第一条记录的key；value是指向data index的BlockHandle；

5. 最后的是一个定长的Footer，他包含了MetaIndex block和Indexblock 的BlockHandle，以及填充区和一个magic数字。其逻辑格式如下图

了解了每个块的大致作用以后，我们再来详细分析每个组成部分，首先是Datablock其总体格式如下图

Block data存储的就是我们leveldb中最关键的数据KV对，而type是一个标记Block data是否采用了Snappy压缩算法，crc32顾名思义则是整个block的一个crc校验值，用于判断block是否出错。知道整体结构以后我们再来看看具体的block data部分的存储格式：

也许你会以为在划分好block的数据存储区域以后那么就是一个一个的KV对（如图中的Record）了，但是其实不是，leveldb为了降低数据的存储量和快速的查找引入了一个重启点（restartpoint）的概念。这里的restart是指kv对的K的重现完整存储的概念，我们来看看每个record的存储格式以理解这里的restartpoint这个概念。

在leveldb中每一个KV对被分为了如上图的几个部分，因为Block内容里的KV记录是按照Key大小有序的，所以相邻的两条记录之间的Key很可能存在一个相同的部分，比如key i=“the Car”，Key i+1=“the color”,那么两者存在相同部分“the c”。leveldb就可以利用这个相邻记录存在相同部分来尽量减少Key的存储量，比如Key i+1可以只存储和上一条Key不同的部分“olor”，两者的共同部分从Key i中可以获得。所以整个存储区就存在这样的一个存储情况：一条记录存储完整的Key，而之后的记录开始连续一定的记录数都采取只记载不同的Key部分，然后在是一个重新存储完整的Key值的记录，然后再是一定数量的存储不完整Key的记录，那么我们就称这里的存储完整的Key值的记录为重启点。所以上面的图中的Restart就是用来记录这些存储完整Key的Record的地址，而num_restarts则更容易理解了，就是我们这个block中一共有多少个这样存储了完整Key的Record。

倒过去理解，最后我们首先看本block有多少个存储了完整Key的记录，然后这些记录的位置在那里，然后根据这些位置信息就可以定位到完整KV对，举个例子如下：

|||test comm|onn
|||hahaa|haha
|||testtest1|xxxx
|||tttt|tttt

开始

第三条记录的偏移量

2

将上面的展开就可以得到记录为

test comm|onn
   test hahaa|haha
testtest1|xxxx
   testtttt|tttt

下一篇文章将从代码的角度进行分析