H2存储内核分析一

2023-03-27 170

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简介： 现在做数据库一般都才有 C/C++ 获取其它编译型的语言，为什么会选择 h2 这种基于 java 的语言？会不会影响效率？其实回答这个问题很简单，无论是用什么语言来实现数据库，其实都是在调用操作系统 IO 的函数。因此仅仅是作为存储的话差别其实是不大的。现在大多数，涉及到存储内核的文章或者讲义，要么是一堆原理，要么就是玩具版本例子，根本无法应用到实际的工程上面去，就像马保国的闪电五连鞭一样。我们选择 h2 的一个重要原因就是，学习完后，可以直接应用到工程上。行不行直接在擂台上比一下就知道了。

开篇说明

现在做数据库一般都才有 C/C++ 获取其它编译型的语言，为什么会选择 h2 这种基于 java 的语言？会不会影响效率？其实回答这个问题很简单，无论是用什么语言来实现数据库，其实都是在调用操作系统 IO 的函数。因此仅仅是作为存储的话差别其实是不大的。
现在大多数，涉及到存储内核的文章或者讲义，要么是一堆原理，要么就是玩具版本例子，根本无法应用到实际的工程上面去，就像马保国的闪电五连鞭一样。我们选择 h2 的一个重要原因就是，学习完后，可以直接应用到工程上。行不行直接在擂台上比一下就知道了。

MVStore 的基础方法

1、创建一个 MVStore 的对象时，如果 fileName 设置为空表示纯内存模式。也就是说 MVStore 可以作为 redis 使用，当然功能会比 redis 还强大。

1.1、纯内存模式

// 创建一个纯内存的 storeMVStorestore=MVStore.open(null);

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1.2、磁盘模式

// 文件存储位置StringfileName="/Users/chenfei/temp/my_store.db";
// 创建一个 storeMVStorestore=newMVStore.Builder().fileName(fileName).pageSplitSize(1000).open();

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1.3、使用 MVStore.Builder() 生成 MVStore

MVStore.Builder() 常用方法

生成纯内存 store

MVStore.Builderbuilder=newMVStore.Builder();
MVStorestore=builder.open();

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fileName(String fileName)：设置存储MVStore数据的文件名

StringfileName="/Users/chenfei/temp/my_store.db";
MVStore.Builderbuilder=newMVStore.Builder();
builder.fileName(fileName);
MVStorestore=builder.open();

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encryptionKey(char[] key)：设置加密密钥，用于对MVStore的数据进行加密。如果不设置，则不进行加密。

StringfileName="/Users/chenfei/temp/my_store.db";
MVStore.Builderbuilder=newMVStore.Builder();
builder.encryptionKey("my_h2".toCharArray());
builder.fileName(fileName);
MVStorestore=builder.open();

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compress()：开启压缩选项，用于将MVStore的数据进行压缩，以减小存储空间。默认不开启。

StringfileName="/Users/chenfei/temp/my_store.db";
MVStore.Builderbuilder=newMVStore.Builder();
builder.encryptionKey("my_h2".toCharArray());
/*** 使用 LZF 算法在写入之前压缩数据。这将节省* 大约 50% 的磁盘空间，但会减慢读写速度操作轻微* */builder.compress();
builder.fileName(fileName);
MVStorestore=builder.open();

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禁用自动提交事务，需要手动提交。默认开启自动提交事务。

StringfileName="/Users/chenfei/temp/my_store.db";
MVStore.Builderbuilder=newMVStore.Builder();
builder.encryptionKey("my_h2".toCharArray());
/*** 使用 LZF 算法在写入之前压缩数据。这将节省* 大约 50% 的磁盘空间，但会减慢读写速度操作轻微* */builder.compress();
// 禁用自动提交事务，需要手动提交。builder.autoCommitDisabled();
builder.fileName(fileName);
MVStorestore=builder.open();

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设置MVStore为只读模式，不能进行写操作。

StringfileName="/Users/chenfei/temp/my_store.db";
MVStore.Builderbuilder=newMVStore.Builder();
builder.encryptionKey("my_h2".toCharArray());
/*** 使用 LZF 算法在写入之前压缩数据。这将节省* 大约 50% 的磁盘空间，但会减慢读写速度操作轻微* */builder.compress();
// 禁用自动提交事务，需要手动提交。builder.autoCommitDisabled();
// 设置MVStore为只读模式，不能进行写操作。builder.readOnly();
builder.fileName(fileName);
MVStorestore=builder.open();

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设置MVStore的缓存大小，单位为MB，默认为16MB。

StringfileName="/Users/chenfei/temp/my_store.db";
MVStore.Builderbuilder=newMVStore.Builder();
builder.encryptionKey("my_h2".toCharArray());
/*** 使用 LZF 算法在写入之前压缩数据。这将节省* 大约 50% 的磁盘空间，但会减慢读写速度操作轻微* */builder.compress();
// 禁用自动提交事务，需要手动提交。builder.autoCommitDisabled();
// 设置MVStore为只读模式，不能进行写操作。// builder.readOnly();// 设置MVStore的缓存为 8MB，默认为16MBbuilder.cacheSize(8);
builder.fileName(fileName);
MVStorestore=builder.open();

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pageSplitSize(int pageSplitSize)：数据页的大小是通过pageSplitSize方法进行设置的，默认值为4KB。MVStore使用了数据页的概念来管理存储的数据，将较大的数据文件拆分成多个小的数据页，以提高性能。每个数据页的大小是通过pageSplitSize方法进行设置的，默认值为4KB。当MVStore在写入数据时，首先会将数据写入内存缓存中，当缓存中的数据达到一定大小后，会将数据刷新到磁盘上，并拆分成多个数据页。如果数据大小超过了pageSplitSize的设置值，则会拆分成多个数据页。因此，pageSplitSize的设置值会影响数据拆分的粒度，进而影响MVStore的性能。通常情况下，pageSplitSize的默认值可以满足大部分应用的需要。如果需要调整MVStore的性能，可以根据实际情况适当调整pageSplitSize的值。需要注意的是，pageSplitSize的值必须是2的幂次方。

StringfileName="/Users/chenfei/temp/my_store.db";
MVStore.Builderbuilder=newMVStore.Builder();
builder.encryptionKey("my_h2".toCharArray());
/*** 使用 LZF 算法在写入之前压缩数据。这将节省* 大约 50% 的磁盘空间，但会减慢读写速度操作轻微* */builder.compress();
// 禁用自动提交事务，需要手动提交。builder.autoCommitDisabled();
// 设置MVStore为只读模式，不能进行写操作。// builder.readOnly();builder.pageSplitSize(500);
builder.fileName(fileName);
MVStorestore=builder.open();

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open()：使用builder中的配置选项创建MVStore实例。

StringfileName="/Users/chenfei/temp/my_store.db";
MVStore.Builderbuilder=newMVStore.Builder();
MVStorestore=builder.open();

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生成MVStore实例的过程

如果是纯内存模式，它的 file header 就为空。只有是磁盘模式的时候才有 file header。

1、生成 MVMap

// 生成一个名为 cache_data 的 MVMap 对象
store.openMap("cache_data");

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MVStore 执行 openMap 方法的时候，如果 map 不存在就新建，存在就直接打开。如果是纯内存模式的，则是新建。

2、MVMap 保存或者删除数据的过程

3、MVStore 提交的过程

在 MVStore 中添加或者是删除数据，为了效率都是在内存中执行的，并没有刷到磁盘上，如果要刷到磁盘上需要调用 commite 方法。

4、MVMap 查询的过程

如果大家对存储内核有兴趣的话，可以加入 DawnSql 交流群，告诉我，我会继续写下去。DawnSql 交流群，在 https://docs.dawnsql.com/ 的首页可以查看（打开有点慢，稍等一下就可以了）

说明一点：有些朋友有疑问，为什么 DawnSql 选择 h2 的存储内核，而不是去重新做一个？这里主要是为了高用性！h2 作为成熟的数据库存储内核，已经在实际的项目中应用了多年，它是经得起考验的。如果新做存储内核，可能会给使用者带来高可用性上面的顾虑，所以我们再三权衡后选择更稳定可用性更高的方案。当然随着 DawnSql 的发展和根据企业方的要求，我们也可以对其进行修改和重构！