将LSM-Tree与非易失内存(NVM)相结合的设计与实现
随着大数据时代的到来,OLTP数据库在处理高并发、低延迟的事务请求方面面临着巨大的挑战。为了解决这个问题,一种基于LSM-tree架构的OLTP数据库存储引擎——X-Engine应运而生。它结合了非易失内存(NVM)的优势,重新设计了内存数据结构、事务处理和持久化内存分配器等基础组件,实现了高性能的事务处理和更快的故障恢复速度。
持久化内存(PM)作为一种非易失性的内存,具有大容量、低功耗和字节寻址等特点,为数据库存储引擎设计带来了新的契机。然而,在将LSM-tree与PM相结合的过程中,面临着一些挑战。例如,如何优化PM内存管理,实现高效的持久化索引,以及如何处理PM中原子写入的局限性等。
针对这些问题,X-Engine采用了一种优化的基于PM的半持久化内存表,用以替换传统的DRAM内存表。同时,通过使用ROR无锁免日志算法去除了传统方案对WAL的依赖,提高了写入速度。此外,设计了全局有序的Global Index持久化索引层以及存内合并策略,替换了传统方案的Level0层,从而提高了查询效率和降低了Level0数据维护的CPU和I/O开销。
通过将LSM-tree与NVM相结合,X-Engine实现了更快速的写入、更低的恢复时间和更高的查询效率。这一设计理念为数据库存储引擎的发展提供了新的思路,对于提高大数据时代的OLTP数据库性能具有重要的参考价值。