LevelDB
LevelDB是Kumo采用的嵌入式键值存储系统，用于存储本地元数据、小型结构化数据及控制平面状态。
本文档结合Kumo的应用场景，详细阐述LevelDB的性能特征、C++ API使用方式以及磁盘存储布局。
1. 性能特征
LevelDB针对以下场景进行了深度优化：
- 高速随机读取
- 基于日志结构合并树（Log-Structured Merge Tree，LSM）实现的高写入吞吐量
- 按键有序遍历
单节点部署（SSD级存储）下的典型性能指标：
| 指标 | 典型范围 |
|---|---|
| 点查询（Get） | ~5–50 微秒 |
| 顺序扫描 | 受磁盘带宽限制 |
| 写入吞吐量 | 50–200 MB/s |
| 写入放大 | 中等（源于LSM树压缩操作） |
| 读取放大 | 近期数据读取放大低，冷数据读取放大较高 |
| 内存占用 | 主要为块缓存 + 内存表（Memtables） |
注意事项
LevelDB的性能会随数据集规模过大而下降。 在Kumo控制平面的使用场景下，键的数量通常不应超过1000万。 超出该数量后，延迟和内存占用可能会显著增加。
LevelDB专为具备可预测访问模式的嵌入式工作负载设计，在以下场景下表现最优：
- 数据基本可容纳于本地SSD
- 写入速率稳定
- 避免存储大尺寸值
2. C++ API使用方式
Kumo直接调用LevelDB的原生C++ API，核心使用方式如下：
打开数据库
#include <leveldb/db.h>
leveldb::DB* db;
leveldb::Options options;
options.create_if_missing = true;
leveldb::Status status = leveldb::DB::Open(options, "/data/kumo/leveldb", &db);
if (!status.ok()) {
// 处理错误
}
写入（Set）
leveldb::WriteOptions wopt;
wopt.sync = false; // 设为true可获得更强的持久性保障
leveldb::Status s = db->Put(wopt, "key1", "value1");
读取（Get）
std::string value;
leveldb::ReadOptions ropt;
leveldb::Status s = db->Get(ropt, "key1", &value);
if (s.ok()) {
// 读取到value
}
删除
leveldb::Status s = db->Delete(leveldb::WriteOptions(), "key1");
关闭
LevelDB无显式的Close API。
删除DB对象即可关闭数据库。
delete db;
执行该操作时，所有待处理的后台任务会被刷写至磁盘，同时释放所有文件句柄。
3. 磁盘目录结构
典型的LevelDB目录结构如下：
/data/kumo/leveldb/
├── 000003.log
├── 000004.log
├── 000007.sst
├── 000010.sst
├── CURRENT
├── MANIFEST-000005
├── LOCK
└── LOG
| 文件 | 用途 |
|---|---|
*.log | 记录近期写入操作的预写日志（Write-Ahead Log，WAL） |
*.sst | 不可变的排序字符串表（Sorted String Table，SST）文件 |
MANIFEST-* | 描述SST文件及各级数据分布的元数据文件 |
CURRENT | 指向当前活跃manifest文件的指针文件 |
LOCK | 用于单进程访问控制的文件锁 |
LOG | 诊断日志文件 |
LevelDB在内部将SST文件划分为不同层级（L0–L6）。 压缩操作（Compaction）会将数据从高层级迁移至低层级，以此降低读取放大效应。
应用程序应将该目录视为黑盒，严禁直接修改其中任何文件。
总结
LevelDB具备以下核心特性：
- 简洁的嵌入式键值存储接口
- 可预测的读取性能
- 紧凑且自包含的磁盘存储格式
该存储系统非常适配Kumo的本地控制平面及元数据类工作负载。