level Snapshot源码分析

Posted 2022-08-22 叶长风

​​# level Snapshot源码分析

上一篇文章中讲了WriteBatch，这一篇文章中开始讲快照Snapshot，Snapshot在文章中 leveldb中WriteBatch、Snapshot使用中讲过使用方法，这里面就不再继续讲用法了，这一节结合着之前写的Demo来讲源码。

Snapshot源码

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之前写的demo为：

private final File databaseDir = FileUtils.createTempDir("leveldb");

    private final DBFactory factory = Iq80DBFactory.factory;

    File getTestDirectory(String name) throws IOException 
        File rc = new File(databaseDir, name);
        factory.destroy(rc, new Options().createIfMissing(true));
        rc.mkdirs();
        return rc;
    

    @Test
    public void test01() throws IOException 
        Options options = new Options().createIfMissing(true).compressionType(CompressionType.NONE);
        File path = getTestDirectory("testSnapshot");
        DB db = factory.open(path, options);
        WriteOptions writeOptions = new WriteOptions();
        db.put(Iq80DBFactory.bytes("key"), Iq80DBFactory.bytes("value" + 1), writeOptions);
        ReadOptions readOptions = new ReadOptions();
        Snapshot snapshot = db.getSnapshot();
        readOptions.snapshot(snapshot);
        String value2 = "value2";
        db.put(Iq80DBFactory.bytes("key"), Iq80DBFactory.bytes(value2), new WriteOptions());
        byte[] value = db.get(Iq80DBFactory.bytes("key"), new ReadOptions());
        System.out.println(Iq80DBFactory.asString(value));

        byte[] value3 = db.get(Iq80DBFactory.bytes("key"), readOptions);
        System.out.println(Iq80DBFactory.asString(value3));

        snapshot.close();
        db.close();
    

leveldb的快照主要功能是用来读取某个时间点之前的数据，因为leveldb在插入数据时，键值是可以一样的，所以当查询这个键值时，系统返回的是最新的数据，也就是后面插入的数据。但是如果在第二次插入相同键值数据之前，建立一个快照，那么读取这个快照时，读取的就是这个快照时间点之前的数据。

上述代码不再演示，我们直接来看看Snapshot源码，其实Snapshot中最关键的还是有一个lastSequence字段，部分源码如下：

private final AtomicBoolean closed = new AtomicBoolean();
    private final Version version;
    private final long lastSequence;

在leveldb快照中每次都是用一个序列号保存当前插入的这一条记录，因此当插入多条相同的记录时，通过序列号来确定那一条是最新的记录，在leveldb的快照中，在调用一个快照时，只要获取在当前快照序列号以下的记录，就可以读取到这个快照之前的数据，这也就是leveldb中快照的原理。

我们可以看下这一行代码：

db.get(Iq80DBFactory.bytes("key"), readOptions);

readOptions中保存了当前的快照，我们去看下get源码,如下：

SnapshotImpl snapshot = getSnapshot(options);
            lookupKey = new LookupKey(Slices.wrappedBuffer(key), snapshot.getLastSequence());

            // First look in the memtable, then in the immutable memtable (if any).
            LookupResult lookupResult = memTable.get(lookupKey);

在拿到快照后，取出快照中的sequence number，根据传入的key和sequence number进文件中查找记录，这样就能查找快照之前的数据。

获取快照的方法为：

private SnapshotImpl getSnapshot(ReadOptions options)
    
        SnapshotImpl snapshot;
        if (options.snapshot() != null) 
            snapshot = (SnapshotImpl) options.snapshot();
        
        else 
            snapshot = new SnapshotImpl(versions.getCurrent(), versions.getLastSequence());
            snapshot.close(); // To avoid holding the snapshot active..
        
        return snapshot;
    

就是取出之前保存在readOption中的Snapshot，没有太多特殊的地方。

在保存当前快照时，取出当前version与序列号生成快照并返回，如下：

public Snapshot getSnapshot()
    
        checkBackgroundException();
        mutex.lock();
        try 
            return new SnapshotImpl(versions.getCurrent(), versions.getLastSequence());
        
        finally 
            mutex.unlock();
        
    

快照在这里并不是简简单单的序列号，而是还有一个version对象，这个对象中保存了当前节点的文件元数据信息，level层级等等，这些都是在寻找快照之前数据时使用的。

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下一节讲Snapshot中提到的Version、VersionSet。