数据库的数据结构（2）——什么是SSTable.md

SSTabble的定义

SStable是排序字符串表，顺序存储key的key-value日志格式，要求每个key在合并的段文件中只出现一次（在压缩的过程中确保）

SSTable相较于纯哈希索引日志段的优点

• 合并段更高效，支持文件大于可用内存
  合并方法类似于归并排序，并发读取多个输入文件，比较每个文件的第一个key，将最小的key拷贝输出到文件，重复这个过程，最后生成一个按键排序的合并段。如果相同的键存在多个value，用最新的value进行更新。
• 在文件中查找特定key时，不需要在内存中保存所有key 的索引，可以根据SSTable的有序性以及key的偏移量进行查找。
  比如需要查找key:house，在不知道key在段文件中的偏移量的情况下，如果知道home和how的偏移量，由于键是有序的，则house一定在他们两个之中。所以任然需要知道一个内存索引来记录某些key的偏移，但是索引可以是稀疏的，不必保存所有的key。
  ps：如果所有key和value都有固定的大小，则可以在分段文件上使用二分查找，并完全不需要在内存中保存索引。但是由于工程中都是可变长度的，没有索引的话，很难确定一条log的开始和结束的位置。
• 将多条log保存到一个块中，并在写磁盘之前将其压缩，然后稀疏的内存索引的每个条目指向每个压缩块的开头，用以节省磁盘空间和I/O带宽的占用。

SSTable的构建

并发写入可能让log以任意的顺序出现，如何让数据按key排序呢。
- 在磁盘上排序（B-Tree）
- 在内存上排序（红黑树/AVL树）

使用内存排序的存储引擎基本工作流程

• log写入时，将其添加到内存中的平衡树（内存表）数据结构中。
• 当内存大于某个阈值（通常为若干MB，如redis自动aof的size是64mb）时，将其作为SSTable文件写入磁盘。由于树已经维护了按key排序的key-value对，写磁盘可以相对高效。新的SSTable已经成为数据库的最新部分。当SSTable写磁盘的时候，写入可以继续添加到一个新的内存表实例。
• 每次处理读请求，首先常识在内存表中查找key，然后是最新的磁盘段文件，然后是次新的磁盘段文件，以此类推，直到找到目标或者为空。
• 后台进程周期性地执行合并与压缩的过程，来合并多个段文件，并丢弃哪些被覆盖或者被删除的部分。
• 如果数据库崩溃，在内存表中但是尚未写入磁盘的log将会丢失，为了避免这种情况，可以在磁盘上保存单独的日志，每个写入都会立刻追加到日志。日志文件不需要按键排序，它唯一的目的是在崩溃中恢复内存表，当内存表写入SSTable时，相应的日志就可以被丢弃了。