前言

在前面的文章中提到，MemTable 会转换为SSTable，SSTable 又分为多个层。Log中也会记录当前已经成功执行的指令。但是如何有效组织SSTable的层级，如何从崩溃状态恢复到崩溃前的状态呢？这里使用的组件就是Version。Version在LevelDB中的作用就是标识每一个文件的原始信息，如果SSTable 发生了变化，就会创建一个新的Version。

Version VersionEdit 和VersionSet

Version标识的是当前或者历史的某一时刻的文件，VersionEdit 表示是从上一个version到下一个version的中间态。VersionSet则是Version的集合，具体是一个双向链表。关系如下图：

每次文件发生变化都会创建出一个新的VersionEdit，最后变成新的Version，最新的Version是Version链表的尾部节点，会有一个current指向他。在LevelDB中，涉及文件变化的地方有

MemTable 写入SSTable 包含了正常写入或者Recovery等
发生了SSTable的合并

每次变化都涉及到LevelDB的最重要的元数据变化，即文件的归属，MemTable转换为SSTable，所以在LevelDB中会将该操作持久化，即MANIFEST文件。但是如果当前DB一直运行，这个文件肯定会持续变大，最好的方法是定时清理，但是LevelDB并没有做这个操作，而是每次启动的时候会根据配置判断是否新建一个MANIFEST文件，而当前的MANIFEST的名称会被写在CURRENT文件，每次重启的时候会先读取current文件，然后获取里面的MANIFEST文件名称，从而读取里面的文件。因为此类操作其实和WAL日志差不多，所以读写都是复用的Log的写入，只是Record的内容不一样而已。

MANIFEST 文件的读写

在前面的MemTable中提到过，会将整个MemTable中的最大值，最小值记录到一个meta中，这个meta就是Version中的FileMetaData，里面的属性有：

arduino 复制代码

int refs; // 被version引用的值
int allowed_seeks;  // Seeks allowed until compaction 记录被查找的次数，用来做合并处理的
uint64_t number; // 文件号
uint64_t file_size;    // File size in bytes 当前文件的大小，BuildTable中的MemTable的大小
InternalKey smallest;  // Smallest internal key served by table // 当前文件最小的Key
InternalKey largest;   // Largest internal key served by table //当前文件最大的Key

在将MemTable 写入到SSTable的时候，首先就是获取当前的Version

ini 复制代码

  VersionEdit edit;
  Version* base = versions_->current();
  base->Ref();
  Status s = WriteLevel0Table(imm_, &edit, base);
  base->Unref();

Ref 方法是用来给Version做引用计数的，这个是用于析构函数的，的那个refs的值小于0 的时候就可以回收掉这个Version了。Unref 则是引用减一。

在调用WriteLevel0Table 之前，此时的edit为初始默认值，Base为current的Version。详细看下WriteLevel0Table的方法：

scss 复制代码

Status DBImpl::WriteLevel0Table(MemTable* mem, VersionEdit* edit,
                                Version* base) {
  mutex_.AssertHeld(); // 判断是是否拥有锁
  const uint64_t start_micros = env_->NowMicros(); // 开始时间
  FileMetaData meta; // 新建Meta数据
  meta.number = versions_->NewFileNumber();// 从version_set中获取下一个文件号，这个文件号是全局递增的
  pending_outputs_.insert(meta.number); //用于记录使用的文件，避免合并过程中将正在使用的文件删除的情况
  Iterator* iter = mem->NewIterator();
  Log(options_.info_log, "Level-0 table #%llu: started",
      (unsigned long long)meta.number);

  Status s;
  {
    mutex_.Unlock(); // 这里释放了锁，也就是说当前可能存在后台线程在删除文件
      // 创建Table，生成文件，将file的部分原信息（最大最小key，size）
    s = BuildTable(dbname_, env_, options_, table_cache_, iter, &meta);
    mutex_.Lock(); // 创建完以后重新获取锁
  }

  Log(options_.info_log, "Level-0 table #%llu: %lld bytes %s",
      (unsigned long long)meta.number, (unsigned long long)meta.file_size,
      s.ToString().c_str());
  delete iter;
   // 从pending_outputs_释放，为什么这里可以释放呢，因为此时已经获取了mutex_锁，所以删除文件的方法就无法获取到这个锁从而删除数据了
  pending_outputs_.erase(meta.number);

  // Note that if file_size is zero, the file has been deleted and
  // should not be added to the manifest.
  int level = 0;
  if (s.ok() && meta.file_size > 0) {
    const Slice min_user_key = meta.smallest.user_key();
    const Slice max_user_key = meta.largest.user_key();
    if (base != nullptr) {
        // 尽可能的将文件往多的层级推
      level = base->PickLevelForMemTableOutput(min_user_key, max_user_key);
    }
      // 将文件写入到version set的newfiles中
    edit->AddFile(level, meta.number, meta.file_size, meta.smallest,
                  meta.largest);
  }
 
  CompactionStats stats;
  stats.micros = env_->NowMicros() - start_micros;
  stats.bytes_written = meta.file_size;
  stats_[level].Add(stats);
  return s;
}

此时Edit中包含了当前file的Meta和level

ini 复制代码

  void AddFile(int level, uint64_t file, uint64_t file_size,
               const InternalKey& smallest, const InternalKey& largest) {
    FileMetaData f;
    f.number = file;
    f.file_size = file_size;
    f.smallest = smallest;
    f.largest = largest;
    new_files_.push_back(std::make_pair(level, f));
  }

为什么这里是new_files new，按道理说此时的数据edit是new出来的，岂不是每次应该只有一个edit吗？其实单独从MemTable 写入SStable的方法CompactMemTable 方法来看，确实如此。但是在recovery的时候就不一定的，肯定存在两个MemTable 都可以Compact的情况，但是可以看做一个version，毕竟是在恢复状态。

接下来就进入到了Edit 到version的变化：

scss 复制代码

  // Replace immutable memtable with the generated Table
  if (s.ok()) {
    edit.SetPrevLogNumber(0);
    edit.SetLogNumber(logfile_number_);  // Earlier logs no longer needed
    s = versions_->LogAndApply(&edit, &mutex_);
  }

LogAndApply 方法中包含了version 的使用，一个就是从edit中新建Version

scss 复制代码

  Version* v = new Version(this);
  {
    Builder builder(this, current_);
    builder.Apply(edit);
    builder.SaveTo(v);
  }
  Finalize(v);

然后就是将Version 写入current中：

ini 复制代码

void VersionSet::AppendVersion(Version* v) {
  // Make "v" current
  assert(v->refs_ == 0);
  assert(v != current_);
  if (current_ != nullptr) {
    current_->Unref();
  }
  current_ = v;
  v->Ref();

  // Append to linked list
  v->prev_ = dummy_versions_.prev_;
  v->next_ = &dummy_versions_;
  v->prev_->next_ = v;
  v->next_->prev_ = v;
}

写入到MAINFEST中的文件格式是：

ini 复制代码

  kComparator = 1,
  kLogNumber = 2,
  kNextFileNumber = 3,
  kLastSequence = 4,
  kCompactPointer = 5,
  kDeletedFile = 6,
  kNewFile = 7,
  // 8 was used for large value refs
  kPrevLogNumber = 9

就是上面的Tag，加上对应的值。最后写入方式和Log的整体写入方式一致，解析方式其实也就是按照Tag将数据还原，这里就不赘述了。

总结

比较潦草的解释了下Version的创建和作用，Version 的主要作用还是为了组织当前的SSTable文件。

LevelDB之Version

前言

Version VersionEdit 和VersionSet

MANIFEST 文件的读写

总结