leveldb源码分析9

  • 2021-01-11
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leveldb源码分析9

本系列《leveldb源码分析》共有22篇文章,这是第九篇

6 SSTable之3

6.5 读取sstable文件

6.5.1 类层次

Sstable文件的读取逻辑在类Table中,其中涉及到的类还是比较多的,如图6.5-1所示。

img

Table类导出的函数只有3个,先从这三个导出函数开始分析。其中涉及到的类(包括上图中为画出的)都会一一遇到,然后再一一拆解。

本节分析sstable的打开逻辑,后面再分析key的查找与数据遍历。

6.5.2 Table::Open()

打开一个sstable文件,函数声明为:

static Status Open(const Options& options, RandomAccessFile* file,
                   uint64_tfile_size, Table** table);

这是Table类的一个静态函数,如果操作成功,指针*table指向新打开的表,否则返回错误。

要打开的文件和大小分别由参数file和file_size指定;option是一些选项;

下面就分析下函数逻辑:

*1*
S1 首先从文件的结尾读取Footer,并Decode到Footer对象中,如果文件长度小于Footer的长度,则报错。Footer的decode很简单,就是根据前面的Footer结构,解析并判断magic number是否正确,解析出meta index和index block的偏移和长度。
*table = NULL;
if (size <Footer::kEncodedLength) 
{ 
     // 文件太短
     returnStatus::InvalidArgument("file is too short to be an sstable");
}
charfooter_space[Footer::kEncodedLength]; // Footer大小是固定的
Slice footer_input;
Status s = file->Read(size -Footer::kEncodedLength, Footer::kEncodedLength,
                      &footer_input, footer_space);
if (!s.ok()) return s;
Footer footer;
s =footer.DecodeFrom(&footer_input);
if (!s.ok()) return s;
S2 解析出了Footer,我们就可以读取index block和meta index了,首先读取index block。
BlockContents contents;
Block* index_block = NULL;
if (s.ok()) 
{
     s = ReadBlock(file, ReadOptions(),footer.index_handle(), &contents);
     if (s.ok())
     {
          index_block = newBlock(contents);
     }
}

这是通过调用ReadBlock完成的,下面会分析这个函数。

S3 已经成功读取了footer和index block,此时table已经可以响应请求了。构建table对象,并读取metaindex数据构建filter policy。如果option打开了cache,还要为table创建cache。
if (s.ok())
{
     // 已成功读取footer和index block: 可以响应请求了
     Rep* rep = new Table::Rep;
     rep->options = options;
     rep->file = file;
     rep->metaindex_handle =footer.metaindex_handle();
     rep->index_block =index_block;
     rep->cache_id =(options.block_cache ? options.block_cache->NewId() : 0);
     rep->filter_data = rep->filter= NULL;
     *table = new Table(rep);
     (*table)->ReadMeta(footer);
     // 调用ReadMeta读取metaindex
} 
else 
{
     if (index_block) deleteindex_block;
}

到这里,Table的打开操作就已经为完成了。下面来分析上面用到的ReadBlock()和ReadMeta()函数

6.5.3 ReadBlock()

前面讲过block的格式,以及Block的写入(TableBuilder::WriteRawBlock),现在我们可以轻松的分析Block的读取操作了。

这是一个全局函数,声明为:

Status ReadBlock(RandomAccessFile* file, const ReadOptions& options, 
                 const BlockHandle&handle, BlockContents* result);

下面来分析实现逻辑:

2
S1 初始化结果result,BlockContents是一个有3个成员的结构体。
result->data = Slice();
result->cachable = false;      // 无cache
result->heap_allocated =false; // 非heap分配
S2 根据handle指定的偏移和大小,读取block内容,type和crc32值,其中常量kBlockTrailerSize=5= 1byte的type和4bytes的crc32。
Status s = file->Read(handle.offset(),handle.size() + kBlockTrailerSize,
                      &contents, buf);
S3 如果option要校验CRC32,则计算content + type的CRC32并校验。
S4 最后根据type指定的存储类型,如果是非压缩的,则直接取数据赋给result,否则先解压,把解压结果赋给result,目前支持的是snappy压缩。

另外,文件的Read接口返回的Slice结果,其data指针可能没有使用我们传入的buf,如果没有,那么释放Slice的data指针就是我们的事情,否则就是文件来管理的。

if (data != buf) 
{ 
     // 文件自己管理,cacheable等标记设置为false
     delete[] buf;
     result->data =Slice(data, n);
     result->heap_allocated= result->cachable =false;
} 
else 
{ 
      // 读取者自己管理,标记设置为true
      result->data =Slice(buf, n);
      result->heap_allocated= result->cachable = true;
}

对于压缩存储,解压后的字符串存储需要读取者自行分配的,所以标记都是true

6.5.4 Table::ReadMeta()

解决完了Block的读取,接下来就是meta的读取了。函数声明为:

void Table::ReadMeta(const Footer& footer)

函数逻辑并不复杂 。

3
S1首先调用ReadBlock读取meta的内容
if(rep_->options.filter_policy == NULL) return; 
// 不需要metadata
ReadOptions opt;
BlockContents contents;
if (!ReadBlock(rep_->file,opt, footer.metaindex_handle(), &contents).ok()) 
{
      return;  // 失败了也没报错,因为没有meta信息也没关系
}
S2 根据读取的content构建Block,找到指定的filter;如果找到了就调用ReadFilter构建filter对象。Block的分析留在后面。
Block* meta = newBlock(contents);
Iterator* iter =meta->NewIterator(BytewiseComparator());
std::string key ="filter.";
key.append(rep_->options.filter_policy->Name());
iter->Seek(key);
if (iter->Valid() &&iter->key() == Slice(key)) ReadFilter(iter->value());
delete iter;
delete meta;

6.5.5 Table::ReadFilter()

根据指定的偏移和大小,读取filter,函数声明:

void ReadFilter(const Slice& filter_handle_value);

简单分析下函数逻辑:

4
S1 从传入的filter_handle_value Decode出BlockHandle,这是filter的偏移和大小;
BlockHandle filter_handle;
filter_handle.DecodeFrom(&filter_handle_value);
S2 根据解析出的位置读取filter内容,ReadBlock。如果block的heap_allocated为true,表明需要自行释放内存,因此要把指针保存在filter_data中。最后根据读取的data创建FilterBlockReader对象。
ReadOptions opt;
BlockContents block;
ReadBlock(rep_->file, opt,filter_handle, &block);
if (block.heap_allocated)rep_->filter_data = block.data.data(); 
// 需要自行释放内存
rep_->filter = newFilterBlockReader(rep_->options.filter_policy, block.data);

以上就是sstable文件的读取操作,不算复杂。