Leveldb源码分析--17

10 Version分析之2

10.5 Version::UpdateStats()

当Get操作直接搜寻memtable没有命中时，就需要调用Version::Get()函数从磁盘load数据文件并查找。如果此次Get不止seek了一个文件，就记录第一个文件到stat并返回。其后leveldb就会调用UpdateStats(stat)。
Stat表明在指定key range查找key时，都要先seek此文件，才能在后续的sstable文件中找到key。
该函数是将stat记录的sstable文件的allowed_seeks减1，减到0就执行compaction。也就是说如果文件被seek的次数超过了限制，表明读取效率已经很低，需要执行compaction了。所以说allowed_seeks是对compaction流程的有一个优化。
函数声明：boolVersion::UpdateStats(const GetStats& stats)
函数逻辑很简单：

  FileMetaData* f =stats.seek_file;
  if (f != NULL) {
    f->allowed_seeks--;
    if (f->allowed_seeks <=0 && file_to_compact_ == NULL) {
      file_to_compact_ = f;
      file_to_compact_level_ =stats.seek_file_level;
      return true;
    }
  }
  return false;

变量allowed_seeks的值在sstable文件加入到version时确定，也就是后面将遇到的VersionSet::Builder::Apply()函数。

10.6 Version::GetOverlappingInputs()

它在指定level中找出和[begin, end]有重合的sstable文件，函数声明为：
void Version::GetOverlappingInputs(int level,
           const InternalKey* begin, constInternalKey* end, std::vector<FileMetaData*>* inputs)
要注意的是，对于level0，由于文件可能有重合，其处理具有特殊性。当在level 0中找到有sstable文件和[begin, end]重合时，会相应的将begin/end扩展到文件的min key/max key，然后重新开始搜索。
了解了功能，下面分析函数实现代码，逻辑还是很直观的。
S1 首先根据参数初始化查找变量。

  inputs->clear();
  Slice user_begin, user_end;
  if (begin != NULL) user_begin =begin->user_key();
  if (end != NULL)  user_end = end->user_key();
  const Comparator* user_cmp =vset_->icmp_.user_comparator();

S2 遍历该层的sstable文件，比较sstable的{minkey,max key}和传入的[begin, end]，如果有重合就记录文件到@inputs中，需要对level 0做特殊处理。

  for (size_t i = 0; i <files_[level].size(); ) {
    FileMetaData* f =files_[level][i++];
    const Slice file_start =f->smallest.user_key();
    const Slice file_limit =f->largest.user_key();
    if (begin != NULL &&user_cmp->Compare(file_limit, user_begin) < 0) {
      //"f" 中的k/v全部在指定范围之前; 跳过
    } else if (end != NULL&& user_cmp->Compare(file_start, user_end) > 0) {
      //"f" 中的k/v全部在指定范围之后; 跳过
    } else {
      inputs->push_back(f); // 有重合，记录
      if (level == 0) {
        // 对于level 0，sstable文件可能相互有重叠，所以要检查新加的文件
        // 是否范围更大，如果是则扩展范围重新开始搜索
        if (begin != NULL&& user_cmp->Compare(file_start, user_begin) < 0) {
          user_begin = file_start;
          inputs->clear();
          i = 0;
        } else if (end != NULL&& user_cmp->Compare(file_limit, user_end) > 0) {
          user_end = file_limit;
          inputs->clear();
          i = 0;
        }
      }
    }
  }

10.7 Version::OverlapInLevel()

检查是否和指定level的文件有重合，该函数直接调用了SomeFileOverlapsRange()，这两个函数的声明为：
bool Version::OverlapInLevel(int level,
                                       const Slice*smallest_user_key, const Slice* largest_user_key){
          return SomeFileOverlapsRange(vset_->icmp_,(level > 0), files_[level],
                                       smallest_user_key, largest_user_key);
}
bool SomeFileOverlapsRange(const InternalKeyComparator& icmp,
bool disjoint_sorted_files,const std::vector<FileMetaData*>& files,
const Slice*smallest_user_key, const Slice* largest_user_key);
所以下面直接分析SomeFileOverlapsRange()函数的逻辑，代码很直观。
disjoint_sorted_files=true，表明文件集合是互不相交、有序的，对于乱序的、可能有交集的文件集合，需要逐个查找，找到有重合的就返回true；对于有序、互不相交的文件集合，直接执行二分查找。

// S1 乱序、可能相交的文件集合，依次查找
    for (size_t i = 0; i <files.size(); i++) {
      const FileMetaData* f =files[i];
      if(AfterFile(ucmp,smallest_user_key, f) || BeforeFile(ucmp, largest_user_key, f)){
      } else return true;  // 有重合
    }
    return false; // 没找到
// S2 有序&互不相交，直接二分查找
  uint32_t index = 0;
  if (smallest_user_key != NULL) {
    // Findthe earliest possible internal key smallest_user_key
    InternalKeysmall(*smallest_user_key, kMaxSequenceNumber,kValueTypeForSeek);
    index = FindFile(icmp, files,small.Encode());
  }
  if (index >= files.size())return false; // 不存在比smallest_user_key小的key
  return !BeforeFile(ucmp,largest_user_key, files[index]); //保证在largest_user_key之后

上面的逻辑使用到了AfterFile()和BeforeFile()两个辅助函数，都很简单。

static bool AfterFile(const Comparator* ucmp,
                       const Slice* user_key, constFileMetaData* f) {
  return (user_key!=NULL&& ucmp->Compare(*user_key, f->largest.user_key())>0);
}
static bool BeforeFile(const Comparator* ucmp,
                       constSlice* user_key, const FileMetaData* f) {
  return (user_key!=NULL&& ucmp->Compare(*user_key, f->smallest.user_key())<0);
}

10.8 Version::PickLevelForMemTableOutput()

函数返回我们应该在哪个level上放置新的memtable compaction，这个compaction覆盖了范围[smallest_user_key,largest_user_key]。
该函数的调用链为：
DBImpl::RecoverLogFile/DBImpl::CompactMemTable -> DBImpl:: WriteLevel0Table->Version::PickLevelForMemTableOutput
函数声明如下：
int Version::PickLevelForMemTableOutput(const Slice& smallest_user_key, constSlice& largest_user_key)
如果level 0没有找到重合就向下一层找，最大查找层次为kMaxMemCompactLevel = 2。如果在level 0or1找到了重合，就返回level 0。否则查找level 2，如果level 2有重合就返回level 1，否则返回level 2。

函数实现：

  int level = 0;
  if (!OverlapInLevel(0,&smallest_user_key, &largest_user_key)) { //level 0无重合
    // 如果下一层没有重叠，就压到下一层，
    // andthe #bytes overlapping in the level after that are limited.
    InternalKeystart(smallest_user_key, kMaxSequenceNumber, kValueTypeForSeek);
    InternalKeylimit(largest_user_key, 0, static_cast<ValueType>(0));
    std::vector<FileMetaData*> overlaps;
    while (level <config::kMaxMemCompactLevel) {
      if (OverlapInLevel(level +1, &smallest_user_key, &largest_user_key))
         break; // 检查level + 1层，有重叠就跳出循环
      GetOverlappingInputs(level +2, &start, &limit, &overlaps); // 没理解这个调用
      const int64_t sum =TotalFileSize(overlaps);
      if (sum >kMaxGrandParentOverlapBytes) break;
      level++;
    }
  }
  return level;

这个函数在整个compaction逻辑中的作用在分析DBImpl时再来结合整个流程分析，现在只需要了解它找到一个level存放新的compaction就行了。
如果返回level = 0，表明在level 0或者1和指定的range有重叠；如果返回1，表明在level2和指定的range有重叠；否则就返回2（kMaxMemCompactLevel）。
也就是说在compactmemtable的时候，写入的sstable文件不一定总是在level 0，如果比较顺利，没有重合的，它可能会写到level1或者level2中。

10.9 小结

Version是管理某个版本的所有sstable的类，就其导出接口而言，无非是遍历sstable，查找k/v。以及为compaction做些事情，给定range，检查重叠情况。
而它不会修改它管理的sstable这些文件，对这些文件而言它是只读操作接口。