怎样 *** 作leveldb数据库，实现增删改查

下文例子中演示了如何插入、获取、删除一条记录

LevelDB 简介

一、LevelDB入门

LevelDB是Google开源的持久化KV单机数据库，具有很高的随机写，顺序读/写性能，但是随机读的性能很一般，也就是说，LevelDB很适合应用在查询较少，而写很多的场景。LevelDB应用了LSM (Log Structured Merge) 策略，lsm_tree对索引变更进行延迟及批量处理，并通过一种类似于归并排序的方式高效地将更新迁移到磁盘，降低索引插入开销，关于LSM，本文在后面也会简单提及。

根据LevelDB官方网站的描述，LevelDB的特点和限制如下：

特点：

1、key和value都是任意长度的字节数组；

2、entry（即一条K-V记录）默认改并是按照key的字典顺序存储的，当然开发者也可以重载这个排序函数；

3、提供的基本 *** 作接口：Put()、Delete()、Get()、Batch()；

4、支持批量 *** 作以原子 *** 作进行；

5、可以创建数据全景的snapshot(快照)，并允许在快照中查找数据；

6、可以通过前向（或后向）迭代器遍历数据（迭代器会隐含的创建一个snapshot）；

7、自动使用Snappy压缩数据；

8、可移植性；

限制：

1、非关系型数据模型（NoSQL），不支持sql语句，也不支持索引；

2、一次搏或只允许基歼伍一个进程访问一个特定的数据库；

3、没有内置的C/S架构，但开发者可以使用LevelDB库自己封装一个server

LevelDB本身只是一个lib库，在源码目录make编译即可，然后在我们的应用程序里面可以直接include leveldb/include/db.h头文件，该头文件有几个基本的数据库 *** 作接口，下面是一个测试例子：

#include <iostream>

#include <string>

#include <assert.h>

#include "leveldb/db.h"

using namespace std

int main(void)

{

leveldb::DB *db

leveldb::Options options

options.create_if_missing = true

// open

leveldb::Status status = leveldb::DB::Open(options,"/tmp/testdb", &db)

assert(status.ok())

string key = "name"

string value = "chenqi"

// write

status = db->Put(leveldb::WriteOptions(), key, value)

assert(status.ok())

// read

status = db->Get(leveldb::ReadOptions(), key, &value)

assert(status.ok())

cout<<value<<endl

// delete

status = db->Delete(leveldb::WriteOptions(), key)

assert(status.ok())

status = db->Get(leveldb::ReadOptions(),key, &value)

if(!status.ok()) {

cerr<<key<<""<<status.ToString()<<endl

} else {

cout<<key<<"==="<<value<<endl

}

// close

delete db

return 0

}

上面的例子演示了如何插入、获取、删除一条记录，编译代码：

g++ -o test test.cpp libleveldb.a -lpthread -Iinclude

执行./test后，会在/tmp下面生成一个目录testdb，里面包含若干文件：

------------------------------------------------------------

LevelDB是google开源的一个key-value存储引擎库，类似于开源的Lucene索引库一样。其他的软件开发者可以利用该库做二次开发，来满足定制需求。LevelDB采用日志式的写方式来提高写性能，但是牺牲了部分读性能。为了弥补牺牲了的读性能，一些人提议使用SSD作为存储介质。

对于本地化的Key-value存储引擎来说，简单的使用一般都分成三个基本的步骤：（1）打开一个数据库实例；（2）对这个数据库实例进行插入，修改和查询 *** 作；（3)最后在使用完成之后，关闭该数据库。下面将详细讨论该三个步骤：

一、打开一个数据库实例

一个leveldb数据库有一个对应一个文件系统目录的名字。该数据库的所有内容都存储在这个目录下。下面的代码描述了怎样打开一个数据库或者建立一个新的数据库。

#include <assert.h>

#include "leveldb/db.h"

leveldb::DB* db

leveldb::Options options

options.create_if_missing = true

leveldb::Status status = leveldb::DB::Open(options,"/tmp/testdb", &db)

assert(status.ok())

如果打开已存在数据库的时候，需要抛出错误。将以下代码插在leveldb::DB::Open方法前面：

options.error_if_exists = true

二、对数据库的简单读、写 *** 作

LevelDB提供了Put，Delete和Get三个方法对数据库进行修改和查询。例如，下面的代码片段描述了怎样将key1对应的value值，移到key2对应的值。

std::string value

leveldb::Status s = db->Get(leveldb::ReadOptions(), key1, &value)

if(s.ok()) s = db->Put(leveldb::WriteOptions(), key2, value)

if(s.ok()) s = db->Delete(leveldb::WriteOptions(), key1)

三、关闭数据库

在对数据库进行了一系列的 *** 作之后，需要对数据库进行关闭。该 *** 作比较简单：

... open the db as described above...

... do something with db ...

delete db

上面对levelDB的简单使用做了基本的介绍，接下来就是如何自己写一个完成并且能运行的例子。

1、下载源码 git clone https://code.google.com/p/leveldb/

2、编译源码 cd leveldb &&make all

3、编写test.cpp

#include <assert.h>

#include <string.h>

#include <leveldb/db.h>

#include <iostream>

int main(){

leveldb::DB* db

leveldb::Options options

options.create_if_missing = true

leveldb::Status status = leveldb::DB::Open(options,"/tmp/testdb", &db)

assert(status.ok())

//write key1,value1

std::string key="key"

std::string value = "value"

status = db->Put(leveldb::WriteOptions(), key,value)

assert(status.ok())

status = db->Get(leveldb::ReadOptions(), key, &value)

assert(status.ok())

std::cout<<value<<std::endl

std::string key2 = "key2"

//move the value under key to key2

status = db->Put(leveldb::WriteOptions(),key2,value)

assert(status.ok())

status = db->Delete(leveldb::WriteOptions(), key)

assert(status.ok())

status = db->Get(leveldb::ReadOptions(),key2, &value)

assert(status.ok())

std::cout<<key2<<"==="<<value<<std::endl

status = db->Get(leveldb::ReadOptions(),key, &value)

if(!status.ok()) std::cerr<<key<<""<<status.ToString()<<std::endl

else std::cout<<key<<"==="<<value<<std::endl

delete db

return 0

}

4、编译链接 g++ -o test test.cpp ../leveldb/libleveldb.a -lpthread -I../leveldb/include

注意libleveldb.a 和leveldb include的路径。

5、运行结果./test：

value

key2===value

keyNotFound:

这一篇我们来解析leveldb的Compaction机制，要把这个讲清楚，需要回答下面的问题：

随着Put/Delete *** 作增多，sstable文件会越来越多，占用的磁盘空间也越来越大。删除无效的key( 被标记删除的key，被新版本覆盖的老版本的key )，然后重新生成sstable文件，可吵仔以有效减少sstable文件的数量，这个过程就是Compaction。

Compaction的入口函数是MaybeScheduleCompaction()，触发的时机：

leveldb是在后台线程执行Compact，目前只允许单线程，也就是说Compact只能串行执行。

入口函数是DBImpl::BackgroundCompaction()，流程如下：

leveldb通过VersionSet::PickCompaction()来选择要压缩的Layer和Table，怎么做到的呢？

原来，在每个Version生成的时候，会计算哪个Layer需要进行Compaction，方法是计算每个layer的compaction_score，选择得分最高的layer，这是由LogAndApply()函数完成的：

调用LogAndApply()生成Version的时机：肆游

选择Layer和Table的过程头绪比裂碰销较多，具体实施Compaction的过程相对比较好理解，用下面这张图表述Compaction的整个过程:

https://github.com/chrislusf/seaweedfs/releases

经典论文翻译导读之《Finding a needle in Haystack: Facebook’s photo storage》

http://www.importnew.com/3292.html

下面一张图总结下相互关系：

weed master 创建的是一个master服务器。

参数：

-defaultReplication string 备份策略（详细见 https://github.com/chrislusf/seaweedfs/wiki/Replication ）

-ip string

-mdir string选项用于配置保存生搭碰成的序列文件id的文件夹

-port int (default 9333)

-volumeSizeLimitMB uint 自定义不能大于30000(default 30000)

-whiteList string 白名单，ip地址用逗号隔开

master服务器可以创建多个来实现故障转移主服务器，详细见 https://github.com/chrislusf/seaweedfs/wiki/Failover-Master-Server

参数：

-dir string 数据保存的路径，如果master的mdir没有指定会使用这个，如果filer的dir没有指定会新增并使用该目录下的filer目录

-ip string

-mserver string (default "localhost:9333")

-port

-dataCenter string

-rack string

-whiteList string

weed volume会创建一个 datanode ，可以指定所属的 datacenter rack和master ，会根据配置存储文件，默认一开始没有volume，当开始存储文件的时候才会创建一个volume，当这一个volume大小超过了volumeSizeLimitMB 就会新增一个volume，当volume个数超过了max则该datanode就不能新增数据了。那就需要在通过weed volume命令新增一个datanode。

weed filer

参数

-collection string 所有数敬枝唤据将存储在此集合中

-dataCenter string更倾向于在这个数据中心写入卷

-dirListLimit int limit sub dir listing size (default 100000)

-ip string

-master string

-port int(default 8888)

更详细的说明请见： https://mp.csdn.net/mdeditor/85049078#

或者访问官网wiki ： https://github.com/chrislusf/seaweedfs/wiki

出现如下提示说明启动成功

执行下面的命令：

出现DataCenters是null的原因是没有执行weed volume创建DataCenter。

" 这里说一下抽象概念"：

我们抽象的认为我们的图片服务器，一个master需要两个datacenter叫imgdatacenter1，imgdatacenter2；imgdatacenter1需要两个rack叫imgrack1,imgrack2；然后imgrack1需要两个亮凯datanode1，datanode2；

创建datanode时 ，统一设置每个datanode包含10个volume即可。当datanode里面的volume满了以后再创建 新的datanode即可，方便扩展，并且不同datanode可以在不同磁盘位置；

（imgdatacenter1的imgrack2和imgdatacenter2按照上面的方式创建即可，见附录 ）

目前我们只是用imgdatacenter1->imgrack1->datanode1中的datanode1 :

创建datanode1的时候 master命令行会打印，提示leader新增child imgdatacenter1成功；imgdatacenter1新增child imgrack1成功；imgdatacenter1，imgrack1新增child 9991成功；volume server在9991端口。

此时再执行查看master状态的命名；

DataCenters Racks DataNodes都存在了；

但是名为localhost:9991的datanode中的volumes为0，明明我们设置了10啊；

因为没有上传文件之前不会创建volume，volume会在上传文件的时候根据实际情况创建。

这里注意下layouts，现在是null，当上传文件的时候会出现一个名为""的collection，里面的writables就是volume 的id数组，如果你自定义了collection，name你自定义的collection也会出现在这里，并且所有collection的volume个数之和小于等于我们设置的10；

collection删除后再新增，里面的volume的id会一直递增，不会使用原先删除的volume id。

此时我们可以上传文件了。

上传文件有多种方式，这里我们先说明两个

1.先向master申请文件id，然后用文件id向datanode上传文件：

修改只需要在fid上传别的文件即可

上传成功后访问，只需要拼接url即可： localhost:9991/1,015b7256d5

2.直接向master上传文件，master自己生成文件id，并向datanode上传文件，然后返回结果：

此时你再查看状态发现volume就创建了10个。

此时查看datanode的状态：

因为我1.jpg上传了两次，而且第一次在id为1的volume中，第二次在id为3的volume中，所有你会发现这两个id的volume的FileCount都为1

并发的上传文件：

一个卷服务器一次只写一个卷。如果需要增加并发性，可以预先分配大量卷。下面是例子。您还可以组合所有不同的选项。状态详情见附录

删除文件：

文件的删除不是实时的，因为weed默认有个阈值，超过这个阈值才会清理没使用的空间，如果你一时间内删除了大量文件，想立马生效，可以用这种方式清理未使用的空间：

此时文件通过url的增删改查都可以了，下面把服务映射成文件系统来 *** 作，可以方便的 *** 作本地的大量文件

filer是将文件以文件目录的方式上传到图片服务，然后你根据文件目录的方式访问

默认使用leveldb保存映射关系，打开filer.toml文件修改保存映射文件的文件夹为ftmp（自定义）

然后启动filer服务

master打印如下信息说明成功

自身的log

直接往weed filer中拷贝目录或者文件（-include是文件模式通配符前使用？？）

weed filer.copy nginxdir http://localhost:8888/aaa 把nginxdir拷贝到aaa目录下

weed filer.copy -include *.go . http://localhost:8888/github/

详细请见 https://github.com/chrislusf/seaweedfs/wiki/Filer-Server-API

然而我们时长会有这样的需求，批量把照片保存成图片文件备份起来，而不是备份一个bat文件；

或者我们想以目录结构的方式通过本地访问，而不是通过web访问？

此时最简单有效的方法就是把filer服务器mount到本地，然后直接 *** 作文件系统：

weed mount 像访问本地目录一样访问文件系统，前提是开启了 master volume filer

（它使用bazil.org/FUSE，它允许在Linux和OSX上编写FUSE文件系统。在OSX上，它需要OSXFUSE）

可以指定 collection

关闭挂在需要关闭mount并且手动umont ~/mdir目录，如果一般用户失败请使用root用户

一个场景：

如果本地已经有很多文件了，如何快速的迁移到seaweedfs中呢？

1.启动master、volume、filer

2.启动mount

3.手动拷贝到mount目录中（单线程的）

4.使用weed filer.copy file_or_dir1 [file_or_dir2 file_or_dir3] http://localhost:8888/path/to/a/folder/ （多线程且绕过fuse层）

aws s3 兼容

Each bucket is stored in one collection, and mapped to folder /buckets/<bucket_name>by default

可以通过删除collection来快速删除一个bucket

异步复制

应该有两个SeawideFileSystems运行，可能跨数据中心运行。每个服务器都应该有自己的文件服务器、主服务器和卷服务器。

这是我执行了（curl " http://localhost:9333/vol/grow?collection=imgcoll&count=3 " ）的结果

详细文档请见官方wiki

https://github.com/chrislusf/seaweedfs/wiki/Getting-Started

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