leveldb snapshot详解

　　了解leveldb 的snapshot首先得了解SequenceNumber。当插入数据时，SequenceNumber会依次增长，例如插入key1, key2, key3, key4等数据时，依次对应的SequenceNumber为1, 2, 3, 4。当然，并不是每次都会如此简单，当存在合并写时，例如key1, key2, key3, key4，key5. key1对应的SequenceNumber为1, key2, key3, key4对应的SequenceNumber为2, key5对应的SequenceNumber为5.

　　一条kv键对会安如下格式插入到memtable里去：

　　internal_key_size                       internal_key                   value_size            value

　　----------------------------|-----------------------|-----------------------|---------------　　

　　其中，internal_key 里就带了SequenceNumber, internal_key格式如下：

　　key                                        SequenceNumber                    type(value类型)

　　---------------------|--------------------------------------|--------------------------

　　也就是说SequenceNumber会跟随着kv键对存储的。

　　

　　接下来，我们看看snapshot的api, 接口和实现如下：

const Snapshot* DBImpl::GetSnapshot() {
  MutexLock l(&mutex_);
  return snapshots_.New(versions_->LastSequence());
}

void DBImpl::ReleaseSnapshot(const Snapshot* s) {
  MutexLock l(&mutex_);
  snapshots_.Delete(reinterpret_cast<const SnapshotImpl*>(s));
}

　　snapshots_为一个维护snapshot的双向链表。每次获取一个snapshot，就以当前的SequenceNumber new一个snapshot， 并插入到双向链表中。当释放一个snapshot时，就从双向链表中删除。

　　那么如何保持快照的数据不会被删除了？在leveldb中，唯一会删除数据的地方就是compaction了。so,我们看下DBImpl::DoCompactionWork的核心部分

Status DBImpl::DoCompactionWork(CompactionState* compact) {
  //...................
  if (snapshots_.empty()) {
    compact->smallest_snapshot = versions_->LastSequence();
  } else {
    compact->smallest_snapshot = snapshots_.oldest()->number_;
  }

  // Release mutex while we're actually doing the compaction work
  mutex_.Unlock();

  Iterator* input = versions_->MakeInputIterator(compact->compaction);
  input->SeekToFirst();
  Status status;
  ParsedInternalKey ikey;
  std::string current_user_key;
  bool has_current_user_key = false;
  SequenceNumber last_sequence_for_key = kMaxSequenceNumber;
  for (; input->Valid() && !shutting_down_.Acquire_Load(); ) {
    //..............................
    // Handle key/value, add to state, etc.
    bool drop = false;
    if (!ParseInternalKey(key, &ikey)) {
      // Do not hide error keys
      current_user_key.clear();
      has_current_user_key = false;
      last_sequence_for_key = kMaxSequenceNumber;
    } else {
      if (!has_current_user_key ||
          user_comparator()->Compare(ikey.user_key,
                                     Slice(current_user_key)) != 0) {
        // First occurrence of this user key
        current_user_key.assign(ikey.user_key.data(), ikey.user_key.size());
        has_current_user_key = true;
        last_sequence_for_key = kMaxSequenceNumber;
      }

      if (last_sequence_for_key <= compact->smallest_snapshot) {
        // Hidden by an newer entry for same user key
        drop = true;    // (A)
      } else if (ikey.type == kTypeDeletion &&
                 ikey.sequence <= compact->smallest_snapshot &&
                 compact->compaction->IsBaseLevelForKey(ikey.user_key)) {
        // For this user key:
        // (1) there is no data in higher levels
        // (2) data in lower levels will have larger sequence numbers
        // (3) data in layers that are being compacted here and have
        //     smaller sequence numbers will be dropped in the next
        //     few iterations of this loop (by rule (A) above).
        // Therefore this deletion marker is obsolete and can be dropped.
        drop = true;
      }

      last_sequence_for_key = ikey.sequence;
    }

    if (!drop) {
    //..............................
    }

    input->Next();
  }
}

　　在第6行中，compact->smallest_snapshot 赋值为最旧的snapshot的SequenceNumber. 随后创建了compation目标的iterator, 对于同一个key_a,  遍历时可能会出现

　　(key_a,  value5)--------(key_a,  value4)--------(key_a,  value3)--------(key_a,  value2)--------(key_a,  value1)的顺序。

　　当遍历至(key_a,  value5)时， 会运行33-35行的代码。随后last_sequence_for_key赋值为(key_a,  value5) , 下一次遍历至(key_a,  value4)时，将last_sequence_for_key 和compact->smallest_snapshot做比较，如果last_sequence_for_key小于compact->smallest_snapshot时，表示last_sequence_for_key比最旧的snaphot的SequenceNumber还要小，因此(key_a,  value4)可以在compact时drop掉。否则，如果(key_a,  value4)是删除操作，并且其sequency小于最旧的snaphot的SequenceNumber, 并且比该kv所在level更高level上没有相同key时这三个条件都满足时，也可以在compact时drop掉。其它情况都不可以drop.

　　这样的compact逻辑就是为了旧snapshot可以读到旧的值，而不会因为后续的更新而变化。达到快照的目的。

　　Get时，可以通过option传入snapshot参数。在Get逻辑中，实际的seek时会跳过SequenceNumber比snapshot大的kv键对。从而保证读到的时snapshot时的值，而非后续的新值。