Leveldb源碼分析--9

6 SSTable之3

6.5 讀取sstable文件

6.5.1 類層次

Sstable文件的讀取邏輯在類Table中，其中涉及到的類還是比較多的，如圖6.5-1所示。

圖6.5-1

Table類導出的函數只有3個，先從這三個導出函數開始分析。其中涉及到的類（包括上圖中爲畫出的）都會一一遇到，然後再一一拆解。

本節分析sstable的打開邏輯，後面再分析key的查找與數據遍歷。

6.5.2 Table::Open()

打開一個sstable文件，函數聲明爲：

static Status Open(const Options& options, RandomAccessFile* file, uint64_tfile_size, Table** table);

這是Table類的一個靜態函數，如果操作成功，指針*table指向新打開的表，否則返回錯誤。

要打開的文件和大小分別由參數file和file_size指定；option是一些選項；

下面就分析下函數邏輯：

S1 首先從文件的結尾讀取Footer，並Decode到Footer對象中，如果文件長度小於Footer的長度，則報錯。Footer的decode很簡單，就是根據前面的Footer結構，解析並判斷magic number是否正確，解析出meta index和index block的偏移和長度。

  *table = NULL;
  if (size <Footer::kEncodedLength) { // 文件太短
    returnStatus::InvalidArgument("file is too short to be an sstable");
  }

  charfooter_space[Footer::kEncodedLength]; // Footer大小是固定的
  Slice footer_input;
  Status s = file->Read(size -Footer::kEncodedLength, Footer::kEncodedLength,
                       &footer_input, footer_space);
  if (!s.ok()) return s;

  Footer footer;
  s =footer.DecodeFrom(&footer_input);
  if (!s.ok()) return s;

S2 解析出了Footer，我們就可以讀取index block和meta index了，首先讀取index block。

  BlockContents contents;
  Block* index_block = NULL;
  if (s.ok()) {
    s = ReadBlock(file, ReadOptions(),footer.index_handle(), &contents);
    if (s.ok()) {
      index_block = newBlock(contents);
    }
  }

這是通過調用ReadBlock完成的，下面會分析這個函數。

S3 已經成功讀取了footer和index block，此時table已經可以響應請求了。構建table對象，並讀取metaindex數據構建filter policy。如果option打開了cache，還要爲table創建cache。

  if (s.ok()) {
    // 已成功讀取footer和index block: 可以響應請求了
    Rep* rep = new Table::Rep;
    rep->options = options;
    rep->file = file;
    rep->metaindex_handle =footer.metaindex_handle();
    rep->index_block =index_block;
    rep->cache_id =(options.block_cache ? options.block_cache->NewId() : 0);
    rep->filter_data = rep->filter= NULL;
    *table = new Table(rep);
    (*table)->ReadMeta(footer);// 調用ReadMeta讀取metaindex
  } else {
    if (index_block) deleteindex_block;
  }

到這裏，Table的打開操作就已經爲完成了。下面來分析上面用到的ReadBlock()和ReadMeta()函數.

6.5.3 ReadBlock()

前面講過block的格式，以及Block的寫入（TableBuilder::WriteRawBlock），現在我們可以輕鬆的分析Block的讀取操作了。

這是一個全局函數，聲明爲：

Status ReadBlock(RandomAccessFile* file, const ReadOptions& options,  const BlockHandle&handle, BlockContents* result);

下面來分析實現邏輯：

S1 初始化結果result，BlockContents是一個有3個成員的結構體。

  result->data = Slice();
  result->cachable = false; // 無cache
  result->heap_allocated =false; // 非heap分配

S2 根據handle指定的偏移和大小，讀取block內容，type和crc32值，其中常量kBlockTrailerSize=5= 1byte的type和4bytes的crc32。

  Status s = file->Read(handle.offset(),handle.size() + kBlockTrailerSize, &contents, buf);

S3 如果option要校驗CRC32，則計算content + type的CRC32並校驗。

S4 最後根據type指定的存儲類型，如果是非壓縮的，則直接取數據賦給result，否則先解壓，把解壓結果賦給result，目前支持的是snappy壓縮。

另外，文件的Read接口返回的Slice結果，其data指針可能沒有使用我們傳入的buf，如果沒有，那麼釋放Slice的data指針就是我們的事情，否則就是文件來管理的。

     if (data != buf) { // 文件自己管理，cacheable等標記設置爲false
        delete[] buf;
        result->data =Slice(data, n);
        result->heap_allocated= result->cachable =false;
      } else { // 讀取者自己管理，標記設置爲true
        result->data =Slice(buf, n);
        result->heap_allocated= result->cachable = true;
      }

對於壓縮存儲，解壓後的字符串存儲需要讀取者自行分配的，所以標記都是true。

6.5.4 Table::ReadMeta()

解決完了Block的讀取，接下來就是meta的讀取了。函數聲明爲：

void Table::ReadMeta(const Footer& footer)

函數邏輯並不複雜，

S1首先調用ReadBlock讀取meta的內容

  if(rep_->options.filter_policy == NULL) return; // 不需要metadata
  ReadOptions opt;
  BlockContents contents;
  if (!ReadBlock(rep_->file,opt, footer.metaindex_handle(), &contents).ok()) {
    return; // 失敗了也沒報錯，因爲沒有meta信息也沒關係
  }

S2 根據讀取的content構建Block，找到指定的filter；如果找到了就調用ReadFilter構建filter對象。Block的分析留在後面。

  Block* meta = newBlock(contents);
  Iterator* iter =meta->NewIterator(BytewiseComparator());
  std::string key ="filter.";
  key.append(rep_->options.filter_policy->Name());
  iter->Seek(key);
  if (iter->Valid() &&iter->key() == Slice(key)) ReadFilter(iter->value());
  delete iter;
  delete meta;

6.5.5 Table::ReadFilter()

根據指定的偏移和大小，讀取filter，函數聲明：

void ReadFilter(const Slice& filter_handle_value);

簡單分析下函數邏輯

S1 從傳入的filter_handle_value Decode出BlockHandle，這是filter的偏移和大小；

  BlockHandle filter_handle;

  filter_handle.DecodeFrom(&filter_handle_value);

S2 根據解析出的位置讀取filter內容，ReadBlock。如果block的heap_allocated爲true，表明需要自行釋放內存，因此要把指針保存在filter_data中。最後根據讀取的data創建FilterBlockReader對象。

  ReadOptions opt;
  BlockContents block;
  ReadBlock(rep_->file, opt,filter_handle, &block);
  if (block.heap_allocated)rep_->filter_data = block.data.data(); // 需要自行釋放內存
  rep_->filter = newFilterBlockReader(rep_->options.filter_policy, block.data);

以上就是sstable文件的讀取操作，不算複雜。