Hash存儲模型、B-Tree存儲模型、LSM存儲模型介紹

每一種數據存儲系統，對應有一種存儲模型，或者叫存儲引擎。咱們今天要介紹的是三種比較流行的存儲模型，分別是：

1. Hash存儲模型
2. B-Tree存儲模型
3. LSM存儲模型

不一樣存儲模型的應用狀況

一、Hash存儲模型

• redis
• memcache

二、B-Tree存儲模型

• MySQL（以及大多數的關係型數據庫）
• MongoDB

三、LSM樹存儲模型

• HBase
• RocksDB

不一樣存儲模型介紹

一、Hash存儲模型

Hash存儲模型其實就是HashMap（哈希表）的持久化實現。這種模型的特色是與HashMap有密切關係的。咱們知道HashMap能夠支持：put（key）增長/修改、delete（key）刪除、get（key）隨機獲取操做，可是HashMap不支持get(1)這樣的操做。由於HashMap是無序的，不支持順序掃描。針對put、get操做，它的時間複雜度是O(1)，也就是說讀寫速度都很快，因此針對單個Key的操做是很是快速的。若是咱們在應用中無需遍歷數據，Hash引擎是很是合適的。

首先，經過key，找到對應的文件編號。這個檢索的過程，是經過HashMap來實現的。

其次，經過文件編號找到存儲中的文件

再者，經過value長度和位置找到對應的行數據

最後，讀取出value內容

二、B-Tree存儲模型

B-Tree存儲模型因爲是樹狀結構存儲，因此，它是不支持隨機讀寫的。就像咱們學習二叉樹時，查找數據得經過遍歷樹的方式來查找數據。

上圖是一種典型的B-Tree存儲索引。葉子節點保存了每行的完整數據，非葉子節點保存了索引信息。數據在每一個節點都是有序存儲的，但查詢數據的時候，須要從根節點遍歷，而後根據二分查找直到找到葉子節點。若是數據再也不內存中，須要從磁盤中讀取，並加載到緩存。B+樹的根節點是常駐內存的，最多須要h-1次磁盤IO，複雜度爲O(h) = O(logdN)。修改操做首先要記錄提交日誌，而後在修改內存中的B+樹。

三、LSM樹存儲引擎

LSM樹的思想很容易理解，就是將數據的新增、修改增量數據先保存在內存中，到達指定的大小限制後將修改操做批量寫入到磁盤。讀取時，須要合併磁盤中的歷史數據和內存中最近的修改操做。LSM的優點在於有效地隨機寫入問題，但讀取可能須要訪問較多的磁盤文件。

• Level 0 ：日誌/內存
• 先寫入預寫日誌，再寫內存
• 寫入日誌是爲了保障可用性
• Level 1：日誌/內存，當Level 0寫入達到閾值，經過異步方式將部分數據刷寫到硬盤上
• Level 2：合併，因爲不斷刷寫會產生大量小文件，這樣不利於管理和查詢。須要在合適的時機啓動一個異步線程進行合併操做生成一個大文件