LevelDB实践

关于LevelDB,众所周知就是google基于lsm不断演化出来的一种kv存储库。而中间有各种语言的不同版本,今天则直接介绍一下golang版本中的一下实例。

基本功能

作为kv存储库,本身leveldb并不是和redis以及mysql一样拥有自己的独立服务,它本身是作为一个三方库,支持各个服务直接使用,这更像sqllite的能力,这中间就需要指定一个路径作为数据库的基本空间。

db, err := leveldb.OpenFile("path/to/db", nil)
...
defer db.Close()

通过OpenFile方法,便可以指定对应的数据库路径,第二个参数则是当前数据库的相关属性,例如过滤器类型、缓存大小、压缩属性相关,这块就放在后面细说

当打开数据库后,kv存储基本上就是3类操作:插入和查询、删除,只不过删除在最底层实现也还是插入逻辑。具体使用也是如下:

err = db.Put([]byte("key"), []byte("value"), nil)

if err != nil {
    panic(err)
}

data, err := db.Get([]byte("key"), nil)

if err != nil {
    panic(err)
}

fmt.Println(data)

err = db.Delete([]byte("key"), nil)

if err != nil {
    panic(err)
}  

方法基本上没有什么特殊之处,而第二个参数都是操作中基本上需要的一下配置化信息:插入和更新操作关心是否强制落库以及是否支持合并写入、而查询所关心的则是是否不走缓存

当然,为了高性能,leveldb本身也支持批量插入

batch := new(leveldb.Batch)
batch.Put([]byte("foo"), []byte("value"))
batch.Put([]byte("bar"), []byte("another value"))
batch.Delete([]byte("baz"))
err = db.Write(batch, nil)

批量插入的核心优点就是会打开一个事务保证此次的插入原子性。关于本身事务的实现,这也是后续的一个课题。

遍历

当数据的存储已经给出实例,那这块还需要有检索能力,才能支持更丰富的应用场景。
而关于遍历。由于本身是一个高性能的并发数据库,当并行时出现变更,则会导致遍历异常,而若直接加锁,则会导致性能的大规模损坏。这也映射了mysql中的mvcc实现。
在leveldb中,直接使用的是迭代器+快照的方法来实现遍历能力。而遍历本身也就分为全局遍历、部分遍历、范围遍历、匹配遍历。这块也暂时举几个🌰,让人有直观的印象。

    for i := 0; i < 5; i++ {
        db.Put([]byte(gofakeit.Name()), []byte(gofakeit.Address().Address), nil)
    }

    iter := db.NewIterator(nil, nil)
    for iter.Next() {
        // Remember that the contents of the returned slice should not be modified, and
        // only valid until the next call to Next.
        key := iter.Key()
        value := iter.Value()
        fmt.Println("all date: ", string(key), " -> ", string(value))
    }
    iter.Release()

生成数据本身使用的是github.com/brianvoe/gofakeit
而针对范围遍历。我们只需要更改一下迭代器的生成即可:

iter = db.NewIterator(&util.Range{Start: []byte("Trinity Runte"), Limit: []byte("Vito Gulgowski")}, nil)

部分遍历。则是通过迭代器本身的seek方法来找到偏移量:

iter.Seek([]byte("Trinity Runte"))

还有一个有趣的点是,遍历能支持前缀匹配:

iter := db.NewIterator(util.BytesPrefix([]byte("foo-")), nil)

关于遍历本身,其实么有特别多好讲的,更多的是遍历对性能上是一个较大的损失,因为本身leveldb是分层文件,遍历则表示需要将所有数据全部查询,其中也就包括热点和非热点数据,这样会变现导致io的压力增加。

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