计算机研究与发展

作者：王海涛,李战怀,张晓,赵晓南,

关键词：LSM树, 键值存储, 文件系统, 预写日志, 写性能,

目前，键值(key-value,KV)存储系统在众多数据密集型的应用系统中发挥着关键作用，例如页面索引、电子商务以及云存储系统等.在各种键值存储系统中，基于日志结构合并(log-structuredmerge,LSM)树的KV存储系统获得了广泛的应用.主要原因是基于LSM树的KV存储系统能够将随机写操作转化为顺序写操作，从而提升数据写性能.然而，这些存储系统也存在一些严重的性能问题.一方面，KV存储系统利用预写日志机制来保证写入数据的原子性和安全性，以便在系统发生故障时进行恢复，造成了数据的写放大.同时，日志的频繁更新也引入了严重的元数据负载，导致了额外的性能开销.另一方面，KV存储系统通常利用通用文件系统存储数据，而通用文件系统中许多KV存储系统不需要的功能和属性也会造成一定的性能开销.为了减小这些开销、提升KV存储系统写入性能，提出了RocksFS，一个针对基于LSM树的KV存储系统优化的文件系统.针对KV存储系统的负载模式简化文件系统结构，去除通用文件系统引入的负载，同时优化预写日志的存储结构和更新流程以减小其更新负载，提升写入性能.最后在普通硬盘和固态硬盘上，基于流行的KV存储系统RocksDB验证了该方法的有效性，结果显示相对于通用文件系统，RocksFS能够将小块KV数据写入和更新性能提高约8倍.

来源：2019年第8期

《计算机研究与发展》期刊编辑部

查看计算机研究与发展杂志2019年第8期