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加入注释和ttl的实验报告

master
xxy 1 month ago
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f239b9c636
13 changed files with 707 additions and 30 deletions
  1. +30
    -21
      db/db_impl.cc
  2. +2
    -0
      db/db_impl.h
  3. +5
    -2
      db/memtable.cc
  4. +4
    -7
      db/version_set.cc
  5. BIN
      ttl.assets/image-20241105215210467.png
  6. BIN
      ttl.assets/image-20241106141245806.png
  7. BIN
      ttl.assets/image-20241106152151687.png
  8. BIN
      ttl.assets/image-20241106154658482.png
  9. BIN
      ttl.assets/image-20241106173117857.png
  10. BIN
      ttl.assets/old_record-17307966031002.png
  11. BIN
      ttl.assets/old_record-17308259248204.png
  12. BIN
      ttl.assets/old_record.png
  13. +666
    -0
      ttl.md

+ 30
- 21
db/db_impl.cc View File

@ -924,10 +924,15 @@ Status DBImpl::DoCompactionWork(CompactionState* compact) {
bool has_current_user_key = false;
SequenceNumber last_sequence_for_key = kMaxSequenceNumber;
while (input->Valid() && !shutting_down_.load(std::memory_order_acquire)) {
auto x=input->value();
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(x.data()+x.size()-sizeof(uint64_t));
time_t now = time(nullptr);
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now))return;
auto x=input->value(); // 获取键值对 value
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(x.data()+x.size()-sizeof(uint64_t));// 将 TTL 从 new_data 的末尾取出
time_t now = time(nullptr); // 获得当前时间
// 如果 TTL 超过当前时间,说明数据已经过期
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now)){
Log(options_.info_log, "delete record for ttl");
input->Next(); // 将 input 指向下一个键值对
continue;
}
// Prioritize immutable compaction work
if (has_imm_.load(std::memory_order_relaxed)) {
const uint64_t imm_start = env_->NowMicros();
@ -1497,26 +1502,30 @@ Status DB::Put(const WriteOptions& opt, const Slice& key, const Slice& value) {
WriteBatch batch;
int len=value.size()+sizeof(uint64_t);
char* new_data=new char[len];
time_t now = time(nullptr);//ttl单位为秒
uint64_t ttl=INT64_MAX;
memcpy(new_data,value.data(),value.size());
memcpy(new_data+len-sizeof(uint64_t),(char*)(&ttl),sizeof(uint64_t));
Slice newValue=Slice(new_data,len);
batch.Put(key, newValue);
return Write(opt, &batch);
time_t now = time(nullptr); // 获取当前时间,单位为秒
uint64_t ttl = INT64_MAX; // 设置默认的 TTL 为最大值(即永不过期)
memcpy(new_data, value.data(), value.size()); // 将实际的值复制到 new_data 中
memcpy(new_data + len - sizeof(uint64_t), (char*)(&ttl), sizeof(uint64_t)); // 将 TTL 复制到 new_data 的末尾
Slice newValue = Slice(new_data, len); // 创建一个新的 Slice 对象
batch.Put(key, newValue); // 将键值对放入 WriteBatch 中
return Write(opt, &batch); // 写入数据库
}
Status DB::Put(const WriteOptions& opt, const Slice& key, const Slice& value,uint64_t ttl) {
Status DB::Put(const WriteOptions& opt, const Slice& key, const Slice& value, uint64_t ttl) {
WriteBatch batch;
int len=value.size()+sizeof(uint64_t);
char* new_data=new char[len];
time_t now = time(nullptr);//ttl单位为秒
ttl+=static_cast<uint64_t>(now);
memcpy(new_data,value.data(),value.size());
memcpy(new_data+len-sizeof(uint64_t),(char*)(&ttl),sizeof(uint64_t));
Slice newValue=Slice(new_data,len);
batch.Put(key, newValue);
return Write(opt, &batch);
int len = value.size() + sizeof(uint64_t);
char* new_data = new char[len];
time_t now = time(nullptr); // 获取当前时间,单位为秒
ttl += static_cast<uint64_t>(now); // 将当前时间加上 TTL,计算过期时间
memcpy(new_data, value.data(), value.size()); // 将实际的值复制到 new_data 中
memcpy(new_data + len - sizeof(uint64_t), (char*)(&ttl), sizeof(uint64_t)); // 将 TTL 复制到 new_data 的末尾
Slice newValue = Slice(new_data, len); // 创建一个新的 Slice 对象
batch.Put(key, newValue); // 将键值对放入 WriteBatch 中
delete []new_data; // 释放分配的内存,防止内存泄漏
return Write(opt, &batch); // 写入数据库
}
Status DB::Delete(const WriteOptions& opt, const Slice& key) {

+ 2
- 0
db/db_impl.h View File

@ -143,6 +143,8 @@ class DBImpl : public DB {
static void BGWork(void* db);
void BackgroundCall();
void BackgroundCompaction() EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED(mutex_);
void ttl_ManualCompaction() EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED(mutex_);
void CleanupCompaction(CompactionState* compact)
EXCLUSIVE_LOCKS_REQUIRED(mutex_);
Status DoCompactionWork(CompactionState* compact)

+ 5
- 2
db/memtable.cc View File

@ -81,6 +81,7 @@ void MemTable::Add(SequenceNumber s, ValueType type, const Slice& key,
// tag : uint64((sequence << 8) | type)
// value_size : varint32 of value.size()
// value bytes : char[value.size()]
// ttl : uint64(now)
size_t key_size = key.size();
size_t val_size = value.size();
size_t internal_key_size = key_size + 8;
@ -121,12 +122,14 @@ bool MemTable::Get(const LookupKey& key, std::string* value, Status* s) {
// Correct user key
const uint64_t tag = DecodeFixed64(key_ptr + key_length - 8);
switch (static_cast<ValueType>(tag & 0xff)) {
// kTypeValue 对应被插入的数据
case kTypeValue: {
Slice v = GetLengthPrefixedSlice(key_ptr + key_length);
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(v.data()+v.size()-sizeof(uint64_t));
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(v.data()+v.size()-sizeof(uint64_t)); // 将 TTL 从 new_data 的末尾取出
time_t now = time(nullptr);
// 如果 TTL 超过当前时间,说明数据已经过期
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now)){
iter.Next();
iter.Next(); // 将 iter 指向下一个键值对
continue;
}
value->assign(v.data(), v.size()-sizeof(uint64_t));

+ 4
- 7
db/version_set.cc View File

@ -259,6 +259,7 @@ struct Saver {
std::string* value;
};
} // namespace
static void SaveValue(void* arg, const Slice& ikey, const Slice& v) {
Saver* s = reinterpret_cast<Saver*>(arg);
ParsedInternalKey parsed_key;
@ -266,15 +267,11 @@ static void SaveValue(void* arg, const Slice& ikey, const Slice& v) {
s->state = kCorrupt;
} else {
if (s->ucmp->Compare(parsed_key.user_key, s->user_key) == 0) {
// kTypeValue 对应被插入的数据
if(parsed_key.type == kTypeValue){
time_t now = time(nullptr);
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(v.data()+v.size()-sizeof(uint64_t));
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now))return;
}
if(parsed_key.type == kTypeValue){
time_t now = time(nullptr);
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(v.data()+v.size()-8);
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now))return;
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(v.data()+v.size()-sizeof(uint64_t)); // 将 TTL 从 new_data 的末尾取出
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now))return; // 如果 TTL 超过当前时间,说明数据已经过期,直接返回
}
s->state = (parsed_key.type == kTypeValue) ? kFound : kDeleted;
if (s->state == kFound) {

BIN
ttl.assets/image-20241105215210467.png View File

Before After
Width: 730  |  Height: 187  |  Size: 16 KiB

BIN
ttl.assets/image-20241106141245806.png View File

Before After
Width: 1145  |  Height: 475  |  Size: 40 KiB

BIN
ttl.assets/image-20241106152151687.png View File

Before After
Width: 1085  |  Height: 719  |  Size: 66 KiB

BIN
ttl.assets/image-20241106154658482.png View File

Before After
Width: 1025  |  Height: 456  |  Size: 93 KiB

BIN
ttl.assets/image-20241106173117857.png View File

Before After
Width: 1097  |  Height: 360  |  Size: 27 KiB

BIN
ttl.assets/old_record-17307966031002.png View File

Before After
Width: 681  |  Height: 150  |  Size: 10 KiB

BIN
ttl.assets/old_record-17308259248204.png View File

Before After
Width: 681  |  Height: 150  |  Size: 10 KiB

BIN
ttl.assets/old_record.png View File

Before After
Width: 681  |  Height: 150  |  Size: 10 KiB

+ 666
- 0
ttl.md View File

@ -0,0 +1,666 @@
# LEVELDB TTL
#### 小组成员
谢瑞阳 徐翔宇
## 整体介绍
我们在整体实验过程中,经历了先后两版对于TLL功能的设计和开发过程,在开发第一版TTL功能的过程中,我们遇到了一些困难。经过思考讨论后,我们重构了全部代码,并基于新的设计快速的完成了TTL功能以及对应的垃圾回收功能。
我们仓库的地址为:https://gitea.shuishan.net.cn/10225101483/XOY-Leveldb
其中每个分支对应的内容为:
master分支:主分支:第二版TTL设计。
xry分支:第一版TTL设计,完成了在memtable中的带有TTL数据的存取(即在小数据量情况下可以正确运行测试脚本中的第一个测试)。
xxy分支、new_version分支:第二版TTL设计。其中new_version分支与master分支内容相同。
### 设计思路
要完成TTL功能,首先也是最重要的内容即是要在原本leveldb存储数据的格式上增加一块用于存储TTL的空间,并且想明白如何对其进行读取,以及需要对其他存储空间(key,sequence number,value)的存取需要作出什么改动。
在写入数据时,涉及到编码的主要函数有以下三个:
leveldb通过WriteBatch::Put对传入的键值对进行编码,写入writebatch中。
```c++
void WriteBatch::Put(const Slice& key, const Slice& value) {
WriteBatchInternal::SetCount(this, WriteBatchInternal::Count(this) + 1);
rep_.push_back(static_cast<char>(kTypeValue));
PutLengthPrefixedSlice(&rep_, key);
PutLengthPrefixedSlice(&rep_, value);
}
```
之后,使用WriteBatch::Iterate将一个writebatch中的所有键值对依次解析并使用handler放入memtable。
```c++
Slice input(rep_);
if (input.size() < kHeader) {
return Status::Corruption("malformed WriteBatch (too small)");
}
input.remove_prefix(kHeader);
Slice key, value;
int found = 0;
while (!input.empty()) {
found++;
char tag = input[0];
input.remove_prefix(1);
switch (tag) {
case kTypeValue:
if (GetLengthPrefixedSlice(&input, &key) &&
GetLengthPrefixedSlice(&input, &value)) {
handler->Put(key, value);
} else {
return Status::Corruption("bad WriteBatch Put");
}
break;
case kTypeDeletion:
if (GetLengthPrefixedSlice(&input, &key)) {
handler->Delete(key);
} else {
return Status::Corruption("bad WriteBatch Delete");
}
break;
default:
return Status::Corruption("unknown WriteBatch tag");
}
}
```
之后,使用MemTable::Add将解析出来的数据重新编码,并插入至memtable,这种新的编码形式同样适用于SSTable。
```c++
void MemTable::Add(SequenceNumber s, ValueType type, const Slice& key,
const Slice& value) {
// Format of an entry is concatenation of:
// key_size : varint32 of internal_key.size()
// key bytes : char[internal_key.size()]
// tag : uint64((sequence << 8) | type)
// value_size : varint32 of value.size()
// value bytes : char[value.size()]
size_t key_size = key.size();
size_t val_size = value.size();
size_t internal_key_size = key_size + 8;
const size_t encoded_len = VarintLength(internal_key_size) +
internal_key_size + VarintLength(val_size) +
val_size;
char* buf = arena_.Allocate(encoded_len);
char* p = EncodeVarint32(buf, internal_key_size);
std::memcpy(p, key.data(), key_size);
p += key_size;
EncodeFixed64(p, (s << 8) | type);
p += 8;
p = EncodeVarint32(p, val_size);
std::memcpy(p, value.data(), val_size);
assert(p + val_size == buf + encoded_len);
table_.Insert(buf);
}
```
这是原本leveldb在memtable和sstable中存储单个键值对时使用的数据结构:
![old_record](ttl.assets/old_record.png)
其中,key和value对应着用户输入的键值对,而sequenceNumber是该键值对在leveldb内部的序列号(越大越新),type则标识该记录的类型。
#### 第一版设计:增加在中
我们的第一版TTL存储设计如下:
![old_record](ttl.assets/old_record-17307966031002.png)
在我们最初的思考中,TTL与SequenceNumber、Type一样,属于和主要的存储内容(key,value)分割开的存储数据,因此我们选择将TTL加在SequenceNumber和Type后面(不加在中间和前面,以免破坏原先InternalKey的结构)。
但在实现过程中,我们发现在中间增加TTL的形式会导致许多代码变动,因为对数据编码形式的修改会导致InternalKey和LookupKey等基础的编码类及函数需要进行改动,它们在一些与TTL无关的地方似乎也被复用(比如versionEdit和大量测试函数),因此我们认为对其进行修改会非常复杂,可能导致leveldb其他模块受到牵连,不符合我们对TTL轻量级改动的构想。因此我们进行了讨论,并产生了如下的新版设计
#### 第二版设计:放入Value
我们的第二版TTL存储设计如下:
![old_record](ttl.assets/old_record-17308259248204.png)
由于 leveldb 本身对于 key、value、sequencenumber 的解析已经非常完善并且有些耦合,因此我们想要在不破坏 leveldb 原先的解析方式下完成 TTL 功能,我们想到的最好最轻量级的方式,就是将 TTL 数据作为 Value的一部分(在原 Value 后追加 8byte 作为 TTL )进行存储,仅当要解析 Value 时(即读取数据时或合并时),才会在同时对 TTL 进行解析。由此一来,我们无需改变原本的存储结构。事实证明,我们在很短时间内就完成了这一版 TTL的全部所需功能。
### 实现流程
### 第一版设计
首先,我们需要修改在 writebatch 中数据的存取格式(主要是对 Value 的读取需要向后偏移8位)。我们在 WriteBatch 中新增了 Put_for_ttl 函数,将 ttl 放置在 key,value 之前。
```c++
void WriteBatch::Put_for_ttl(const Slice& key, const Slice& value,uint64_t ttl){
WriteBatchInternal::SetCount(this, WriteBatchInternal::Count(this) + 1);
rep_.push_back(static_cast<char>(kTypeValue));
PutVarint64(&rep_,ttl);
PutLengthPrefixedSlice(&rep_, key);
PutLengthPrefixedSlice(&rep_, value);
}
```
同时,对 WriteBatch 的迭代器也要进行修改。
![image-20241106141245806](ttl.assets/image-20241106141245806.png)
使用 Add 将键值对加入 memtable 时,也要在 key 和 value 之间插入参数 ttl。具体位置在 key 末尾的 tag 之后,使用 EncodeFixed64 放入大小为 8 的 ttl 。
```c++
void MemTable::Add(SequenceNumber s, ValueType type, const Slice& key,
const Slice& value,uint64_t ttl) {
// Format of an entry is concatenation of:
// key_size : varint32 of internal_key.size()
// key bytes : char[internal_key.size()]
// tag : uint64((sequence << 8) | type)
// ttl : uint64(now)
// value_size : varint32 of value.size()
// value bytes : char[value.size()]
size_t key_size = key.size();
size_t val_size = value.size();
size_t internal_key_size = key_size + 8;
const size_t encoded_len = VarintLength(internal_key_size) +
internal_key_size + 8 + VarintLength(val_size) +
val_size;
char* buf = arena_.Allocate(encoded_len);
//internal_key_size(sizeof(key)+sizeof(sequence+type)+sizeof(ttl))
//--key--(sequence+type)--ttl--sizeof(val)--val
char* p = EncodeVarint32(buf, internal_key_size);
std::memcpy(p, key.data(), key_size);
p += key_size;
EncodeFixed64(p, (s << 8) | type);
p += 8;
EncodeFixed64(p,ttl);
p += 8;
p = EncodeVarint32(p, val_size);
std::memcpy(p, value.data(), val_size);
assert(p + val_size == buf + encoded_len);
table_.Insert(buf);
}
```
从 memtable 获取插入的数据时,需要读出 key, value 之间的 ttl 进行检查( line15 )
```c++
bool MemTable::Get(const LookupKey& key, std::string* value, Status* s) {
Slice memkey = key.memtable_key();
Table::Iterator iter(&table_);
iter.Seek(memkey.data());
while(iter.Valid()) {
const char* entry = iter.key();
uint32_t key_length;//internal_key_size
const char* key_ptr = GetVarint32Ptr(entry, entry + 5, &key_length);
if (comparator_.comparator.user_comparator()->Compare(
Slice(key_ptr, key_length - 8), key.user_key()) == 0) {
// Correct user key
const uint64_t tag = DecodeFixed64(key_ptr + key_length - 8);
switch (static_cast<ValueType>(tag & 0xff)) {
case kTypeValue: {
const uint64_t ttl = DecodeFixed64(key_ptr+key_length);
if(ttl<key.ttl()){ // data的ttl需要大于等于查找开始时的时间否则查找直到下一个ttl有效的键值对
iter.Next();// drop dead data
continue;
}
Slice v = GetLengthPrefixedSlice(key_ptr + key_length+8);// 指针再偏移ttl的长度
value->assign(v.data(), v.size());
return true;
}
case kTypeDeletion:
*s = Status::NotFound(Slice());
return true;
}
}
else{
break;// 当 key 不一致的时候返回 false
}
}
return false;
}
```
在开始查找时,将当前的时间写入 LookupKey,如果查找到的数据 ttl 超过当前时间,那么就会抛弃该条数据。
![image-20241106152151687](ttl.assets/image-20241106152151687.png)
通过 blockbuilder 向 sstable 插入数据时(新建 level0/1/2)时使用 add 函数,需要将 ttl 通过PutVarint64 编码成 `Varint64` 形式,放入 key 与 value 之间
```c++
void BlockBuilder::Add(const Slice& key, uint64_t ttl, const Slice& value) {
···
···
// Add "<shared><non_shared><value_size>" to buffer_
PutVarint32(&buffer_, shared);
PutVarint32(&buffer_, non_shared);
PutVarint32(&buffer_, value.size());
// Add string delta to buffer_ followed by value
buffer_.append(key.data() + shared, non_shared);
PutVarint64(&buffer_, ttl);//加入ttl
buffer_.append(value.data(), value.size());
// Update state
last_key_.resize(shared);
last_key_.append(key.data() + shared, non_shared);
assert(Slice(last_key_) == key);
counter_++;
}
```
通过 TableBuilder 将合并后的数据插入新的 sstable,使用 add 函数
![image-20241106154658482](ttl.assets/image-20241106154658482.png)
```c++
void TableBuilder::Add(const Slice& key, uint64_t ttl, const Slice& value) {
time_t now = time(nullptr);
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now))return; // 再次检查,是否超时(理论上在上层DoCompactionWork时已经检查过一次,都是为了保障正确性,冗余的测试并不会造成很大的性能瓶颈)
···
···
if (r->filter_block != nullptr) {
r->filter_block->AddKey(key);
}
r->last_key.assign(key.data(), key.size());
r->num_entries++;
r->data_block.Add(key, ttl, value); //加入block时仍旧需要使用 BlockBuilder::Add
const size_t estimated_block_size = r->data_block.CurrentSizeEstimate();
if (estimated_block_size >= r->options.block_size) {
Flush();
}
}
```
在 DoCompactionWork 中,合并是会检查数据 ttl 是否到期,如果到期则会丢弃。
![image-20241106173117857](ttl.assets/image-20241106173117857.png)
#### 第二版设计
##### 原先的Put
```c++
// Convenience methods
Status DBImpl::Put(const WriteOptions& o, const Slice& key, const Slice& val) {
return DB::Put(o, key, val);
}
// 加入ttl功能后
Status DBImpl::Put(const WriteOptions& o, const Slice& key, const Slice& val,uint64_t ttl) {
return DB::Put(o, key, val,ttl);
}
```
##### 老版本的 `DB::Put` 方法仅接受键和值,并将值直接存入数据库。
```c++
Status DB::Put(const WriteOptions& opt, const Slice& key, const Slice& value) {
WriteBatch batch;
batch.Put(key, value);
return Write(opt, &batch);
}
```
##### 新版本增加了一个可选参数 `ttl`(过期时间),允许用户指定存储的值的生存时间。
```c++
Status DB::Put(const WriteOptions& opt, const Slice& key, const Slice& value) {
WriteBatch batch;
int len = value.size() + sizeof(uint64_t);
char* new_data = new char[len];
time_t now = time(nullptr); // 获取当前时间,单位为秒
uint64_t ttl = INT64_MAX; // 设置默认的 TTL 为最大值(即永不过期)
memcpy(new_data, value.data(), value.size()); // 将实际的值复制到 new_data 中
memcpy(new_data + len - sizeof(uint64_t), (char*)(&ttl), sizeof(uint64_t)); // 将 TTL 复制到 new_data 的末尾
Slice newValue = Slice(new_data, len); // 创建一个新的 Slice 对象
batch.Put(key, newValue); // 将键值对放入 WriteBatch 中
return Write(opt, &batch); // 写入数据库
}
Status DB::Put(const WriteOptions& opt, const Slice& key, const Slice& value, uint64_t ttl) {
WriteBatch batch;
int len = value.size() + sizeof(uint64_t);
char* new_data = new char[len];
time_t now = time(nullptr); // 获取当前时间,单位为秒
ttl += static_cast<uint64_t>(now); // 将当前时间加上 TTL,计算过期时间
memcpy(new_data, value.data(), value.size()); // 将实际的值复制到 new_data 中
memcpy(new_data + len - sizeof(uint64_t), (char*)(&ttl), sizeof(uint64_t)); // 将 TTL 复制到 new_data 的末尾
Slice newValue = Slice(new_data, len); // 创建一个新的 Slice 对象
batch.Put(key, newValue); // 将键值对放入 WriteBatch 中
delete []new_data; // 释放分配的内存,防止内存泄漏
return Write(opt, &batch); // 写入数据库
}
```
##### 合并sstable内的数据
```c++
Status DBImpl::DoCompactionWork(CompactionState* compact) {
···
···
Iterator* input = versions_->MakeInputIterator(compact->compaction);
// Release mutex while we're actually doing the compaction work
mutex_.Unlock();
input->SeekToFirst();
Status status;
ParsedInternalKey ikey;
std::string current_user_key;
bool has_current_user_key = false;
SequenceNumber last_sequence_for_key = kMaxSequenceNumber;
while (input->Valid() && !shutting_down_.load(std::memory_order_acquire)) {
auto x=input->value(); // 获取键值对 value
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(x.data()+x.size()-sizeof(uint64_t));// 将 TTL 从 new_data 的末尾取出
time_t now = time(nullptr); // 获得当前时间
// 如果 TTL 超过当前时间,说明数据已经过期
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now)){
Log(options_.info_log, "delete record for ttl");
input->Next(); // 将 input 指向下一个键值对
continue;
}
// Prioritize immutable compaction work
if (has_imm_.load(std::memory_order_relaxed)) {
const uint64_t imm_start = env_->NowMicros();
mutex_.Lock();
if (imm_ != nullptr) {
CompactMemTable();
// Wake up MakeRoomForWrite() if necessary.
background_work_finished_signal_.SignalAll();
}
mutex_.Unlock();
imm_micros += (env_->NowMicros() - imm_start);
}
···
···
}
```
##### 用于处理从sstable中读取的键值对
```c++
static void SaveValue(void* arg, const Slice& ikey, const Slice& v) {
Saver* s = reinterpret_cast<Saver*>(arg);
ParsedInternalKey parsed_key;
if (!ParseInternalKey(ikey, &parsed_key)) {
s->state = kCorrupt;
} else {
if (s->ucmp->Compare(parsed_key.user_key, s->user_key) == 0) {
// kTypeValue 对应被插入的数据
if(parsed_key.type == kTypeValue){
time_t now = time(nullptr);
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(v.data()+v.size()-sizeof(uint64_t)); // 将 TTL 从 new_data 的末尾取出
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now))return; // 如果 TTL 超过当前时间,说明数据已经过期,直接返回
}
s->state = (parsed_key.type == kTypeValue) ? kFound : kDeleted;
if (s->state == kFound) {
s->value->assign(v.data(), v.size()-sizeof(uint64_t));
}
}
}
}
```
##### 读取memtable内的数据
```c++
bool MemTable::Get(const LookupKey& key, std::string* value, Status* s) {
Slice memkey = key.memtable_key();
Table::Iterator iter(&table_);
iter.Seek(memkey.data());
while (iter.Valid()) {
const char* entry = iter.key();
uint32_t key_length;
const char* key_ptr = GetVarint32Ptr(entry, entry + 5, &key_length);
if (comparator_.comparator.user_comparator()->Compare(
Slice(key_ptr, key_length - 8), key.user_key()) == 0) {
// Correct user key
const uint64_t tag = DecodeFixed64(key_ptr + key_length - 8);
switch (static_cast<ValueType>(tag & 0xff)) {
// kTypeValue 对应被插入的数据
case kTypeValue: {
Slice v = GetLengthPrefixedSlice(key_ptr + key_length);
uint64_t ttl=*(uint64_t*)(v.data()+v.size()-sizeof(uint64_t)); // 将 TTL 从 new_data 的末尾取出
time_t now = time(nullptr);
// 如果 TTL 超过当前时间,说明数据已经过期
if(ttl < static_cast<uint64_t>(now)){
iter.Next(); // 将 iter 指向下一个键值对
continue;
}
value->assign(v.data(), v.size()-sizeof(uint64_t));
return true;
}
case kTypeDeletion:
*s = Status::NotFound(Slice());
return true;
}
}
else break;
}
return false;
}
```
##### 测试
```c++
#include "gtest/gtest.h"
#include "leveldb/env.h"
#include "leveldb/db.h"
using namespace leveldb;
constexpr int value_size = 2048;
constexpr int data_size = 128 << 20;
Status OpenDB(std::string dbName, DB **db) {
Options options;
options.create_if_missing = true;
return DB::Open(options, dbName, db);
}
void InsertData(DB *db, uint64_t ttl/* second */) {
WriteOptions writeOptions;
int key_num = data_size / value_size;
srand(0);
for (int i = 0; i < key_num; i++) {
int key_ = rand() % key_num+1;
std::string key = std::to_string(key_);
std::string value(value_size, 'a');
db->Put(writeOptions, key, value, ttl);
}
}
void GetData(DB *db, int size = (1 << 30)) {
ReadOptions readOptions;
int key_num = data_size / value_size;
// 点查
srand(0);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
int key_ = rand() % key_num+1;
std::string key = std::to_string(key_);
std::string value;
db->Get(readOptions, key, &value);
}
}
TEST(TestTTL, ReadTTL) {
DB *db;
if(OpenDB("testdb", &db).ok() == false) {
std::cerr << "open db failed" << std::endl;
abort();
}
uint64_t ttl = 20;
InsertData(db, ttl);
ReadOptions readOptions;
Status status;
int key_num = data_size / value_size;
srand(0);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
int key_ = rand() % key_num+1;
std::string key = std::to_string(key_);
std::string value;
status = db->Get(readOptions, key, &value);
ASSERT_TRUE(status.ok());
}
Env::Default()->SleepForMicroseconds((ttl+1) * 1000000);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
int key_ = rand() % key_num+1;
std::string key = std::to_string(key_);
std::string value;
status = db->Get(readOptions, key, &value);
ASSERT_FALSE(status.ok());
}
delete db;
}
TEST(TestTTL, CompactionTTL) {
DB *db;
if(OpenDB("testdb", &db).ok() == false) {
std::cerr << "open db failed" << std::endl;
abort();
}
uint64_t ttl = 20;
InsertData(db, ttl);
leveldb::Range ranges[1];
ranges[0] = leveldb::Range("-", "A");
uint64_t sizes[1];
db->GetApproximateSizes(ranges, 1, sizes);
ASSERT_GT(sizes[0], 0);
Env::Default()->SleepForMicroseconds((ttl+1) * 1000000);
db->CompactRange(nullptr, nullptr);
leveldb::Range ranges_1[1];
ranges[0] = leveldb::Range("-", "A");
uint64_t sizes_1[1];
db->GetApproximateSizes(ranges_1, 1, sizes_1);
ASSERT_EQ(sizes_1[0], 0);
delete db;
}
TEST(TestTTL, OurTTL) {
DB *db;
WriteOptions writeOptions;
ReadOptions readOptions;
if(OpenDB("testdb_for_XOY", &db).ok() == false) {
std::cerr << "open db failed" << std::endl;
abort();
}
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
std::string key = std::to_string(i);
std::string value = std::to_string(i);
db->Put(writeOptions, key, value);
}
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
std::string key = std::to_string(i);
std::string value = std::to_string(i*2);
db->Put(writeOptions, key, value, 30);
}
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
std::string key = std::to_string(i);
std::string value = std::to_string(i*3);
db->Put(writeOptions, key, value, 15);
}
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
std::string key = std::to_string(i);
std::string value;
Status status = db->Get(readOptions, key, &value);
ASSERT_TRUE(status.ok());
ASSERT_TRUE(value==std::to_string(i*3));
}
Env::Default()->SleepForMicroseconds((15+1) * 1000000);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
std::string key = std::to_string(i);
std::string value;
Status status = db->Get(readOptions, key, &value);
ASSERT_TRUE(status.ok());
ASSERT_TRUE(value==std::to_string(i*2));
}
Env::Default()->SleepForMicroseconds((15+1) * 1000000);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
std::string key = std::to_string(i);
std::string value;
Status status = db->Get(readOptions, key, &value);
ASSERT_TRUE(status.ok());
ASSERT_TRUE(value==std::to_string(i));
}
delete db;
}
int main(int argc, char** argv) {
// All tests currently run with the same read-only file limits.
testing::InitGoogleTest(&argc, argv);
return RUN_ALL_TESTS();
}
```

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