品牌营销型网站建设策划,网站设计费报价表,手机免费app开发制作平台,金融投资网站方案我们设计一个简单的smpliekv数据库#xff0c;来体验简直数据库包含什么 体来说#xff0c;一个键值数据库包括了访问框架、索引模块、操作模块和存储模块四部分#xff08;见 下图#xff09;。接下来#xff0c;我们就从这四个部分入手#xff0c;继续构建我们的 Simpl…我们设计一个简单的smpliekv数据库来体验简直数据库包含什么 体来说一个键值数据库包括了访问框架、索引模块、操作模块和存储模块四部分见 下图。接下来我们就从这四个部分入手继续构建我们的 SimpleKV。 采用什么样的访问模式呢
访问模式通常有两种一种是通过函数库调用的方式供外部应用使用比如上图中的 libsimplekv.so就是以动态链接库的形式链接到我们自己的程序中提供键值存储功能 另一种是通过网络框架以 Socket 通信的形式对外提供键值对操作这种形式可以提供广 泛的键值存储服务。在上图中我们可以看到网络框架中包括 Socket Server 和协议解 析
不同的键值数据库服务器和客户端交互的协议并不相同我们在对键值数据库进行二次开 发、新增功能时必须要了解和掌握键值数据库的通信协议这样才能开发出兼容的客户 端。 实际的键值数据库也基本采用上述两种方式例如RocksDB 以动态链接库的形式使用 而 Memcached 和 Redis 则是通过网络框架访问。后面我还会给你介绍 Redis 现有的客户 端和通信协议。 通过网络框架提供键值存储服务一方面扩大了键值数据库的受用面但另一方面也给 键值数据库的性能、运行模型提供了不同的设计选择带来了一些潜在的问题。 举个例子当客户端发送一个如下的命令后该命令会被封装在网络包中发送给键值数据 库 PUT hello world 键值数据库网络框架接收到网络包并按照相应的协议进行解析之后就可以知道客户 端想写入一个键值对并开始实际的写入流程。此时我们会遇到一个系统设计上的问 题简单来说就是网络连接的处理、网络请求的解析以及数据存取的处理是用一个 线程、多个线程还是多个进程来交互处理呢该如何进行设计和取舍呢我们一般把这 个问题称为 I/O 模型设计。不同的 I/O 模型对键值数据库的性能和可扩展性会有不同的影 响。
举个例子如果一个线程既要处理网络连接、解析请求又要完成数据存取一旦某一步 操作发生阻塞整个线程就会阻塞住这就降低了系统响应速度。如果我们采用不同线程 处理不同操作那么某个线程被阻塞时其他线程还能正常运行。但是不同线程间如 果需要访问共享资源那又会产生线程竞争也会影响系统效率这又该怎么办呢所 以这的确是个“两难”选择需要我们进行精心的设计。
你可能经常听说 Redis 是单线程那么Redis 又是如何做到“单线程高性能”的呢
这个问题以后再说
如何定位键值对的位置
索引的类型有很多常见的有哈希表、B 树、字典树等。不同的索引结构在性能、空间消 耗、并发控制等方面具有不同的特征。如果你看过其他键值数据库就会发现不同键值 数据库采用的索引并不相同例如Memcached 和 Redis 采用哈希表作为 key-value 索 引而 RocksDB 则采用跳表作为内存中 key-value 的索引。 一般而言内存键值数据库例如 Redis采用哈希表作为索引很大一部分原因在于 其键值数据基本都是保存在内存中的而内存的高性能随机访问特性可以很好地与哈希表 O(1) 的操作复杂度相匹配。 SimpleKV 的索引根据 key 找到 value 的存储位置即可。但是和 SimpleKV 不同对于 Redis 而言很有意思的一点是它的 value 支持多种类型当我们通过索引找到一个 key 所对应的 value 后仍然需要从 value 的复杂结构例如集合和列表中进一步找到 我们实际需要的数据这个操作的效率本身就依赖于它们的实现结构。 Redis 采用一些常见的高效索引结构作为某些 value 类型的底层数据结构这一技术路线 为 Redis 实现高性能访问提供了良好的支撑
不同操作的具体逻辑是怎样的
SimpleKV 的索引模块负责根据 key 找到相应的 value 的存储位置。对于不同的操作来 说找到存储位置之后需要进一步执行的操作的具体逻辑会有所差异。SimpleKV 的操 作模块就实现了不同操作的具体逻辑
对于 GET/SCAN 操作而言此时根据 value 的存储位置返回 value 值即可 对于 PUT 一个新的键值对数据而言SimpleKV 需要为该键值对分配内存空间 对于 DELETE 操作SimpleKV 需要删除键值对并释放相应的内存空间这个过程由 分配器完成。
如何实现重启后快速提供服务
impleKV 虽然依赖于内存保存数据提供快速访问但是我也希望 SimpleKV 重启后 能快速重新提供服务所以我在 SimpleKV 的存储模块中增加了持久化功能 从这张对比图中我们可以看到从 SimpleKV 演进到 Redis有以下几个重要变化
