初识：LevelDB

初识：LevelDB

上篇文章缘起：BigTable可以说是已经把论文Bigtable: A Distributed Storage System for Structured Data中的内容掰扯的明明白白，如果哪位小伙伴感觉还有不理解的点，可以点连接进去再反复琢磨几遍，说不定就顿悟了呢~

之所以先花时间把BigTable掰扯了一篇，就是为了引出今天的主人公，LevelDB，接下来呢，我会一点点分享自己阅读LevelDB源码遇到的问题和学习到的一些技术，希望大家多多关注，如有问题，也请大家多多留言，一起学习，一起Happy~

LevelDB是个啥？

LevelDB是对BigTable中KV存储分片Tablet的高度复刻，是由Jeff Dean和Sanjay Ghemawat，这两位大牛也是BigTable论文的作者，尽管我们不能对BigTable的底层实现一探究竟，不过，开源的LevelDB还是可以让我们对其管中窥豹呢~

简而言之，LevelDB就是一个由Google开源的高效的单机Key/Value存储系统，该存储系统提供了Key到Value的有序映射。

LevelDB有啥特点

• LevelDB中Key/Value可以是任意长度的字节数组
• LevelDB中的数据是按Key有序存储的，也就是说，范围查询效率会很高
• LevelDB支持用户提供自定义Key排序规则
• 与其他KV存储系统类似，提供Put(key, value)，Get(key)，Delete(key)这些基本操作
• LevelDB支持在一个原子批量操作中对同一个Key执行多次修改操作
• LevelDB通过瞬时快照(Transient Snapshot)为用户提供一致的数据视图
• LevelDB支持数据的前向/后向迭代遍历
• LevelDB底层使用Snappy压缩算法自动对数据进行压缩
• LevelDB将外部活动(例如，文件系统操作)抽象为虚拟接口，为用户自定义这些操作系统交互方式提供了便利，也就是说，用户可以自定义底层到底是与Linux系统交互，还是与Windows系统交互，甚至于HDFS/GFS等分布式文件系统~

LevelDB有哪些限制

• LevelDB不是SQL数据库，不存在关系数据模型，也不支持SQL查询，同样不支持索引
• 给定LevelDB数据库，同一时刻，该数据库只能由单进程(可能是多线程)访问
• LevelDB库本身不是基于C/S(Client/Server)模型的，也就是说，如果你想要像MySQL等各种其他数据库那样，通过客户端连接远程服务器的方式访问LevelDB的话，那么，你需要自己将LevelDB包装成服务端，然后再实现相应的客户端才可以

这部分呢，先简单介绍了LevelDB的特性以及使用限制，其实呢，也从侧面给出了LevelDB的使用场景，比较适合单机KV存储。

LevelDB快速上手

ε=(´ο｀*)))唉、其实呢，我现在的主语言是Java，并不是C/C++，太久不用C/C++了，如果有啥错误，各位看官多多提点~

Windows下LevelDB从入门到放弃

Windows下编译LevelDB太恶心了，TM有毒，放弃了、我只是想编译调试下而已，各种拦路虎，算了，爱谁谁，真心感觉Windows下除了他自家的全家桶外，别的都不好用，就TM有毒，真是服气了，不搞了，想在Windows下用LevelDB的，自己掂量着办~

Linux下LevelDB快乐地玩耍

LevelDB编译安装

相比于Windows下LevelDB的编译，Linux环境下简直不要太友好，唯一的缺点就是，用Idea用习惯了，调试有点不太在行~

[root@cos leveldb-1.22]# mkdir -p build && cd build
# 注意：为了调试时可以进入LevelDB库源码，这里最好编译成Debug版本
# 编译成Debug版本
[root@cos build]# cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug .. && cmake --build .
# 编译成Release版本
[root@cos build]# cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE=Release .. && cmake --build .
# 将链接文件拷贝到/usr/local/lib目录下，以便程序调用
[root@cos build]# cp libleveldb.a /usr/local/lib/
# 将头文件拷贝到/usr/local/include中，以便程序引用
[root@cos leveldb-1.22]# cp -r include/leveldb/ /usr/local/include/

LevelDB测试代码

#include <cassert>
#include <iostream>
#include <string>
#include <leveldb/db.h>

int main() {
    
    leveldb::DB* db; 
    leveldb::Options options;

    // 配置项：如果LevelDB数据库目录不存在，则自动创建
    options.create_if_missing = true;
    
    leveldb::Status status = leveldb::DB::Open(options, "/root/testdb", &db);
    
    assert(status.ok());

    std::string key = "apple";
    std::string value = "Apple";

    // 将key/value键值对写入LevelDB数据库
    leveldb::Status s = db->Put(leveldb::WriteOptions(), key, value);

    std::string get;
    // 写入成功后，尝试根据key进行检索
    if(s.ok()) {
        s = db->Get(leveldb::ReadOptions(), key, &get);
    }   
    if(s.ok()) {
        std::cout << "读取到Key=" << key << "对应的Value=" << get << "." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "读取失败！" << std::endl;
    }   

    delete db; 

    return 0;
}

编译并执行程序，结果如下：

# 对main.cc源文件进行编译
[root@cos leveldb]# g++ -o main main.cc -pthread -lleveldb -std=c++11
# 执行main可执行程序
[root@cos leveldb]# ./main 
读取到Key=apple对应的Value=Apple.

Linux下C/C++代码调试

额(⊙o⊙)…前面说了，我不是做C/C++开发的，Linux是最小化安装的，想调试下代码，难为死我了，高手直接跳过就好~

GDB基本介绍

诸如GDB等代码调试器的无外乎两种功能：

• 帮助程序员看到程序执行时内部到底是个啥样
• 帮助程序员知道其程序崩溃时程序正在干啥

基本上每种语言都有代码调试器，而调试器的功能也无非就上面说的这两种功能。

GDB能做的事情，大概可以分为四类，这四类功能可以帮助程序员快速定位Bug。

1. 启动应用程序，同时指定可能影响程序的参数
2. 在指定条件下停止程序（断点）
3. 检查程序停止时到底发生了计算（获取程序执行到断点时的状态信息）
4. 修改程序中的内容，使得程序员可以尝试纠正Bug的影响，从而继续调试代码

通过Shell命令gdb可以启动GDB，一旦GDB启动成功，程序员就可以不断地在终端中输入命令来告知GDB下一步要干嘛，如果想要终止的话，则需要输入quit命令。

用户可以执行gdb命令的同时不输入任何参数，但是，大多数场景下，用户会输入1到2个参数，如下所示。

# 将可执行程序作为参数，程序编译时需要添加-g参数
gdb program
# 将可执行程序以及core文件作为参数
gdb program core
# 如果想要调试正在运行的进程，则需要将进程ID作为第二个参数
gdb program 1234
gdb -p 1234

GDB常用命令

这里只是介绍一些常用的GDB命令，更多的话，大家去看man gdb文档吧

break [file:]functiop：在指定文件[file]的functiop方法入口设置断点

run [arglist]：启动程序，参数列表为arglist

bt：Backtrace: 显示程序栈

print expr：计算表达式expr的结果

c：继续执行程序，直到遇到下一个断点

next：执行下一行（除非遇到断点）；也就是说，该命令无论下一行调用多少方法，会直接跳过，除非函数内部有断点

edit [file:]function：查看指定文件中的方法的断点信息

list [file:]function：列出当前断点附近的代码

step：执行下一行代码，如果该行代码有方法调用则进入该方法

help name：展示GDB的name命令的帮助信息。

注意：上面命令中，next缩写为n，step缩写为s，分别是按行调试和单步调试，还有c命令，都是非常常用的~

LevelDB代码调试样例

# 对main.cc源文件进行编译，同时加入调试信息，后续可以使用gdb进行调试
[root@cos leveldb]# g++ -o main main.cc -pthread -lleveldb -std=c++11
# 使用gdb对main进行调试
[root@cos leveldb]# gdb -tui main

注意：为了调试方便，最好使用-tui参数，这样的话，调试时，就可以像Idea那样，边看代码边加断点了~

调试时，大概就是下图的样子~

注意：如果在编译LevelDB时未指定为Debug版本，则无法像图2那样进入到LevelDB源码。

初识：LevelDB小结

其实吧，LevelDB的核心源码及架构，我已经看的七七八八了，就是，本身我主语言是Java的，然后，我就一直没有勇气去Debug到源码中仔细瞅一瞅，趁着这次梳理的机会，打算一点点跟进去看看、可能会更新的有点慢，不过，好事多磨，希望大家多多关注，同时也欢迎各位C/C++大佬多多指正，多多交流。

另外，大家可以关注我的微信公众号，博客会同步更新的哟~
白嫖多不好，关注下再走呗~