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数据库内核入门-02 - 存储引擎(1)

· 6 min read
ULis3h
ULis3h
Ex-ISCAS Software Engineer,

简述​

这是数据库内核入门系列的第二篇文章，主要介绍数据库存储引擎的基本概念和实现原理。

存储引擎概述​

存储引擎是数据库管理系统中负责数据存储、查询和更新的核心组件。不同的存储引擎针对不同的应用场景进行了优化，提供了不同的特性和性能表现。

存储引擎的主要功能​

  • 数据文件的组织和管理
  • 记录的格式化存储
  • 索引的创建和维护
  • 事务支持
  • 并发控制
  • 数据压缩
  • 数据加密

常见的存储引擎类型​

B-Tree存储引擎​

B-Tree（平衡树）是关系型数据库中最常用的索引结构，它能够保证数据有序，并且支持范围查询。

B-Tree的特点​

  • 所有叶子节点具有相同的深度
  • 非叶子节点存储键值和指向子节点的指针
  • 所有键值按顺序存储，便于范围查询
  • 树的高度较低，查询效率高

B-Tree的变种​

  • B+Tree：所有数据都存储在叶子节点，非叶子节点只存储键值和指针
  • B*Tree：非叶子节点至少2/3满，而不是1/2满，提高空间利用率

LSM-Tree存储引擎​

Log-Structured Merge Tree (LSM-Tree) 是为写入密集型应用设计的数据结构，被广泛应用于NoSQL数据库。

LSM-Tree的特点​

  • 写入性能优异
  • 将随机写转换为顺序写
  • 使用内存缓冲区和磁盘存储层
  • 通过合并操作优化读取性能

LSM-Tree的工作原理​

  1. 新数据首先写入内存中的MemTable
  2. 当MemTable达到一定大小时，将其转换为不可变的Immutable MemTable
  3. Immutable MemTable被刷新到磁盘，形成SSTable (Sorted String Table)
  4. 后台进程定期合并多个SSTable，减少读取时需要查询的文件数量

存储引擎性能对比​

下一篇预告​

在下一篇文章中，我们将深入探讨B-Tree存储引擎的实现细节，包括页面布局、节点分裂与合并等关键操作。

slug: database-kernel-02 title: 数据库内核入门-02 - 存储引擎(1) authors: [ulis] tags: [Database, Programming]​

简述​

这是数据库内核入门系列的第二篇文章，主要介绍数据库存储引擎的基本概念和实现原理。

存储引擎概述​

存储引擎是数据库管理系统中负责数据存储、查询和更新的核心组件。不同的存储引擎针对不同的应用场景进行了优化，提供了不同的特性和性能表现。

存储引擎的主要功能​

  • 数据文件的组织和管理
  • 记录的格式化存储
  • 索引的创建和维护
  • 事务支持
  • 并发控制
  • 数据压缩
  • 数据加密

常见的存储引擎类型​

B-Tree存储引擎​

B-Tree（平衡树）是关系型数据库中最常用的索引结构，它能够保证数据有序，并且支持范围查询。

B-Tree的特点​

  • 所有叶子节点具有相同的深度
  • 非叶子节点存储键值和指向子节点的指针
  • 所有键值按顺序存储，便于范围查询
  • 树的高度较低，查询效率高

B-Tree的变种​

  • B+Tree：所有数据都存储在叶子节点，非叶子节点只存储键值和指针
  • B*Tree：非叶子节点至少2/3满，而不是1/2满，提高空间利用率

LSM-Tree存储引擎​

Log-Structured Merge Tree (LSM-Tree) 是为写入密集型应用设计的数据结构，被广泛应用于NoSQL数据库。

LSM-Tree的特点​

  • 写入性能优异
  • 将随机写转换为顺序写
  • 使用内存缓冲区和磁盘存储层
  • 通过合并操作优化读取性能

LSM-Tree的工作原理​

  1. 新数据首先写入内存中的MemTable
  2. 当MemTable达到一定大小时，将其转换为不可变的Immutable MemTable
  3. Immutable MemTable被刷新到磁盘，形成SSTable (Sorted String Table)
  4. 后台进程定期合并多个SSTable，减少读取时需要查询的文件数量

下一篇预告​

在下一篇文章中，我们将深入探讨B-Tree存储引擎的实现细节，包括页面布局、节点分裂与合并等关键操作。