• Log Structured Merge Trees (LSM)


    1      概念

    LSM = Log Structured Merge Trees

    来源于google的bigtable论文。

    2      解决问题

    传统的数据库如MySql采用B+树存放数据,B+树是一个随机读写的数据结构。 我们知道,顺序读写要比随机读写快无数倍,所以需要把数据结构改成顺序读写。

    3      应用场景

    LSM是当前被用在许多产品的文件结构策略:HBase, Cassandra, LevelDB, SQLite,甚至在mangodb3.0中也带了一个可选的LSM引擎(Wired Tiger 实现的)。

    LSM-Tree比较适合的应用场景是:insert数据量大,读数据量和update数据量不高且读一般针对最新数据。

    4      实现原理

    4.1      基本原理

    1、  数据按时间和大小分文件存放(sstable文件)。

    2、  新的修改用Copy-On-Write Tree方式按key缓存在内存(memtable)中,内存中保序。

    3、  内存达到时间或大小条件后,保存在一个新的文件里(顺序写,速度很快)。

    4、  对已经保存的文件,不再修改。

    5、  查询的时候,先查内存,然后依次查各个保存的文件。

    6、  因为每个文件里的数据都是顺序存放的,所以查询速度较快(二分查找)。

    4.2      提升读性能的方案

    1、  定时触发文件合并操作,删除冗余记录,并减少文件个数,提升查询效率(由于sstable里的记录是顺序存放的,所以合并非常高效(归并算法、顺序读写))。

    2、  采用页缓存,减少二分查找的消耗。LevelDB 和 BigTable 是将 block-index 保存在文件尾部,这样查找就只要一次IO操作,如果block-index在内存中。

    3、  采用布隆过滤器,减少不存在数据的判定逻辑。

    4、  并行合并。

    打个比方,合并操作就是JVM里的GC,在合并的时候,势必会影响其他操作。所以我们用G1的思想,把文件分区域,各个区域分别合并,这样,就可以减少停顿(加锁)的时间,同时也减少了合并文件额外需要的空间。

    想想这个结构,类似于一颗新的树,这个树的每个节点是一个文件,每个文件的内容是sstable。

    5      优点

    1、写性能高。

    2、只需要对内存部分加锁,文件不会修改,无需加锁

    6      缺点

    1、对于频繁大规模改动的场景不好。

    7      最佳实践

    1、  memtable丢失的问题:需要记录redo日志和恢复时间点,用于重建memtable。

    2、   

    8      参考

    LSM存储模型

    https://www.cnblogs.com/chenny7/p/4568829.html

    LSM 算法的原理是什么?

    https://www.zhihu.com/question/19887265

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/aoyihuashao/p/10749120.html
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