伺服器與存儲項目實踐教程

『壹』 高速讀寫、負載均衡：基礎架構KV存儲項目最佳實踐

KV資料庫，即Key-Value資料庫，其核心在於存儲數據以鍵值對形式，包括結構化數據和非結構化數據。這類資料庫提供基本功能如增刪改查（CRUD），適用於不同業務場景。主要單機存儲引擎有哈希存儲、B樹和LSM樹（Log Structured Merge Tree）。

哈希存儲提供快速的CRUD操作，但不支持順序掃描。Bitcask是一種基於哈希表結構的存儲系統，它追加寫操作至文件尾，並周期性合並文件與記錄。

B樹支持隨機讀取和范圍查找，其查找時間復雜度為logd(n)，是MySQL InnoDB引擎和操作系統文件系統的基礎。選擇B樹變種B+樹的原因在於磁碟讀取效率。

LSM樹是B+樹的改進，通過將增量寫操作暫存內存，達到減少隨機寫磁碟操作的目的。讀操作需合並磁碟數據與內存數據。BigTable、HBase和Cassandra等列簇存儲採用此結構。

RocksDB採用LSM樹存儲引擎，設計目標在於快速存取、高負載伺服器效率、充分利用Flash或RAM子系統、支持高效查找與掃描、以及高並發讀寫與系統一致性。其架構支持內存、sstfile和logfile三個基本結構，內存中暫存新數據，達到快速存取與高負載處理。

RocksDB支持高效RangeScan，利用前綴迭代器優化查找效率，提供Get、Put、Delete、Scan等介面。同時，RocksDB具有持久性、容錯、多線程Compaction、事務日誌、數據壓縮和只讀模式等功能，通過MANIFEST文件記錄資料庫狀態，優化性能與數據一致性。

基於鍵值存儲的項目通常構建高性能、可擴展的分布式存儲系統。設計基礎架構時，需考慮網路同步、事務序列化等概念，以保證數據一致性與可靠性。性能測試則關注關鍵指標，如讀寫速度、並發處理能力等，通過自動化測試工具或自定義腳本進行。