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Berkeley DB Java Edition存储文件格式概述

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Storage

Java 数据结构

Bdb je的底层存储格式是Log-Structured File System，即就像写日志那样append only，并且其日志和数据是存在一起不分开的。

因此bdb的存储格式是面向entry的，一个entry或代表一个record，或代表一条日志等等。

从源码分析，bdb的entry总共有几十种之多，根据不同的配置使用不同的entry。代码结构是这样的：

je是以一个目录为一个Environment，而一个目录里面可以有多个Database，每个Database可以存储若干key-value,实际上有点像库和表的概念对于一个Environmrnt来说，其B+tree格式如下：

通过Mapping IN和BIN将不同的Database映射分开。

逻辑上的B+tree node是这样的：

有些db支持duplicate record，因此，对于这种情况下，btree格式如下：

多种entry对应一个Java类，下面依次介绍：

Entry Types	Class	Feature
LOG_LN_TRANSACTIONAL	LNLogEntry	Leaf Nodes In Transactional
LOG_LN	LNLogEntry	Leaf Nodes without Transactional
LOG_MAPLN_TRANSACTIONAL	LNLogEntry	MapLN Nodes In Transactional
LOG_MAPLN	LNLogEntry	MapLN Nodes Without Transactional
LOG_NAMELN_TRANSACTIONAL	NameLNLogEntry	Log NameLN when rename or delete database
LOG_NAMELN	NameLNLogEntry	..
LOG_DEL_DUPLN_TRANSACTIONAL	DeletedDupLNLogEntry	Deleted Dup LNs
LOG_DEL_DUPLN	DeletedDupLNLogEntry	…
LOG_DUPCOUNTLN_TRANSACTIONAL	LNLogEntry	Count of a Dup tree
LOG_DUPCOUNTLN	LNLogEntry	…
LOG_FILESUMMARYLN	LNLogEntry	File summary like records count
LOG_IN	INLogEntry	Internal Nodes
LOG_BIN	INLogEntry	Bottom Internal Nodes
LOG_DIN	INLogEntry	Duplicate Internal Nodes
LOG_DBIN	INLogEntry	…
LOG_ROOT	SingleItemEntry	Represent a DbTree
LOG_TXN_COMMIT	SingleItemEntry	Transaction Commit
LOG_TXN_ABORT	SingleItemEntry	Transaction Abort
LOG_CKPT_START	SingleItemEntry	Check point start
LOG_CKPT_END	SingleItemEntry
LOG_IN_DELETE_INFO	SingleItemEntry	Remove a child from a IN
LOG_BIN_DELTA	BINDeltaLogEntry	Delta log of BIN
LOG_DUP_BIN_DELTA	BINDeltaLogEntry
LOG_TRACE	SingleItemEntry	Log a messages like: “Close of environment bk1 started”
LOG_FILE_HEADER	FileHeaderEntry	The most import data
LOG_IN_DUPDELETE_INFO	SingleItemEntry
LOG_TXN_PREPARE	SingleItemEntry	Transaction Prepare
LOG_ROLLBACK_START	SingleItemEntry	Rollback Start
LOG_ROLLBACK_END	SingleItemEntry	Rollback End
LOG_MATCHPOINT	SingleItemEntry	For Replication Syncup

LogManager不关心具体的entry，而是将相应的entry的内容写入磁盘，而具体是什么类型的entry将通过每个entry的头两个字节体现：

Log type(8 bits)

Provisional(2 bits) Replicated(1 bit) Invisible(1 bit) Version(5 bits)

第一个字节代表entry的类型，而第二个字节代表相关环境信息。

这里分析其中一个很重要的entry：LNLogEntry，请看代码：

/*
     * Persistent fields in an LN entry.
     */
    private LN ln;
    private DatabaseId dbId;
    private byte[] key;
    private long abortLsn = DbLsn.NULL_LSN;
    private boolean abortKnownDeleted;
    private Txn txn;     // conditional

其中的LN又包括以下信息：

private static final String BEGIN_TAG = "<ln>";
    private static final String END_TAG = "</ln>";
 
    private byte[] data;
 
    /*
     * Flags: bit fields
     *
     * -Dirty means that the in-memory version is not present on disk.
     * -The last logged bits store the total size of the last logged entry.
     */
    private static final int DIRTY_BIT = 0x80000000;
    private static final int CLEAR_DIRTY_BIT = ~DIRTY_BIT;
    private static final int LAST_LOGGED_SIZE_MASK = 0x7FFFFFFF;
    private static final int CLEAR_LAST_LOGGED_SIZE = ~LAST_LOGGED_SIZE_MASK;
    private int flags; // not persistent

这样最终log到文件中的entry是如下所示：

这里我dump了一个做为示例：

<entry lsn="0x0/0xdd5" type="LN/7" prev="0xdb5">
    <ln><node>12</node><data>hidden</data></ln>
    <dbId id="3"/>
    <key v="50 50 54 55 48 52 53 56 "/>
</entry>

具体访问时，将根据Lsn这个唯一的标识定位，读取entry返回相关的值。