Tokyo Cabinet的四种数据结构

 

Tokyo Cabinet提供了Hash、Fixed-length、Table和B+ Tree四种数据结构，不同的结构特性和应用场景都不一样。TC本身提供了专门测试和调试工具tc (h/f/t/b) mgr。

Tokyo Tyrant在启动的时候，通过数据库文件名后缀来表示使用哪种数据结构。
以下是结构和后缀对应表：

• Hash Database ：.tch
• B+ tree database ：.tcb
• fixed-length database ：.tcf
• table database ：.tct
• 内存Hash Database ：*
• 内存B+ tree database ：+

启动时，还可以根据不同数据结构设置不同参数，用#开始，参数和值用=分开，例如/ttserver/database.tch#capnum=1#capsiz=1

参数含义如下，适用于TT：

• capnum ：设置记录的最大容量
• capsiz ：设置内存型database的内存容量，内存不足记录将按照顺序移除
• mode ： 可选的选项：w (写)、r (读)、c (创建)、t (截断)、t (无锁)、f (非阻塞锁)。默认值为 ：wc
• idx ：设置索引的列名，用:分割
• opts ：可选的选项：l (64位bucket数组，database容量可以超过2G)、d (Deflate压缩)、b(BZIP2压缩)、t(TCBS压缩)
• bnum ：bucket的数量
• apow ：specifies the size of record alignment by power of 2. 如果负数，设置无效
• fpow ：specifies the maximum number of elements of the free block pool by power of 2. 如果负数，设置无效
• rcnum ：设置缓存记录的最大数，如果数值不是大于0则会禁用缓存，默认禁用
• lcnum ：设置缓存叶节点(leaf nodes)的最大数，如果数值不是大于0则会禁用缓存，默认值4096
• ncnum ：设置缓存非叶节点(non-leaf nodes)的最大数，如果数值不是大于0则会禁用缓存，默认值512
• xmsiz ：设置额外内存映射容量，如果数值不是大于0则会禁用内存映射，默认值67108864
• dfunit ：specifie the unit step number. If it is not more than 0, the auto defragmentation is disabled. It is disabled by default.
• width ：设置记录的固定大小，如果数值不是大于0，则默认是255
• limsiz ：设置数据库文件的大小，如果数值不是大于0，则默认是268435456
• lmemb ：设置每个叶节点页(leaf page)的成员数，如果数值不是大于0，则默认是128
• nmemb ：设置每个非叶节点页(non-leaf page)的成员数，如果数值不是大于0，则默认是256

TC有自己的一套读写缓冲机制，通过xmsiz设置内存缓冲大小，这个参数对整体性能影响比较大。

一、Hash Database
Hash Database是最基本的结构了，只提供key-value存储方式，类似于memcached，Hash Database的特点是查找速度很快，bucket越多，数据越分散，查找越快。

Hash database支持的参数有："mode", "bnum", "apow", "fpow", "opts", "rcnum", "xmsiz", 和 "dfunit".
内存Hash Database支持的参数有："bnum", "capnum", 和 "capsiz"

二、Fixed-length Database
Fixed-length Database的读写速度是最快的，并且存储所需的空间是最小的(因为不需要存储数据以外的结构关系，但是因为是定长的，所以会有空间浪费)，key只 能是数字，而value的长度是有限的，所以必须设置一个合适的value长度，太长会浪费空间，间接影响性能(TPS)。

Fixed-length database支持的参数有："mode", "width", 和 "limsiz".

创建数据库

[root@localhost ~]# tcfmgr create user.f

插入数据

[root@localhost ~]# tcfmgr put user.f 123 00
[root@localhost ~]# tcfmgr put user.f 124 'aa'

查询

[root@localhost ~]# tcfmgr get user.f 123
00

三、B+ Tree Database
B+ Tree Database的特点是一个key可以有重复value，而且允许在value之间上下移动，value按插入顺序排列，可以范围查找key，也可以前缀查找key，查找的复杂度是O(log n)，所以n越大性能越低。

B+ tree database支持的参数有："mode", "lmemb", "nmemb", "bnum", "apow", "fpow", "opts", "lcnum", "ncnum", "xmsiz", and "dfunit"
内存B+ Tree Database支持的参数有："capnum" and "capsiz".

创建数据库

[root@localhost ~]# tcbmgr create user

插入记录，重复key

[root@localhost ~]# tcbmgr put -dd user u1 123
[root@localhost ~]# tcbmgr put -dd user u1 456
[root@localhost ~]# tcbmgr put -dd user u1 789
[root@localhost ~]# tcbmgr put -dd user u2 abc
[root@localhost ~]# tcbmgr put -dd user u2 efg

查询所有记录

[root@localhost ~]# tcbmgr list -pv user
u1      123
u1      456
u1      789
u2      abc
u2      efg

前缀查找

[root@localhost ~]# tcbmgr list -pv -fm u1 user
u1      123
u1      456
u1      789

范围查找

[root@localhost ~]# tcbmgr list -pv -rb u1 u2 user
u1      123
u1      456
u1      789
u2      abc
u2      efg

四、Table Database
Table Database的特点是支持检索，支持多列字段，支持列索引，性能不如其它结构。
Table Database提供了类似RMDB的存储功能，一个主键可以有多个字段，例如，在RMDB中user表可能会有user_id、name和password等字段，而在Table Database也提供这种支持。

Table database支持的参数有："mode", "bnum", "apow", "fpow", "opts", "rcnum", "lcnum", "ncnum", "xmsiz", "dfunit", and "idx".

1.类RMDB的表结构
Table Database最大的特点是支持类RMDB的表结构功能。
创建user表

[root@localhost ttserver]# tctmgr create user

向表里插入记录

[root@localhost ttserver]# tctmgr put user 1 "name" "u1" "password" "123"
[root@localhost ttserver]# tctmgr put user 3 "name" "u3" "password" "123456"
[root@localhost ttserver]# tctmgr put user 9 "name" "u9" "password" "123456789"

删除记录

[root@localhost ttserver]# tctmgr out user 3

2.查询
查询所有记录

[root@localhost ttserver]# tctmgr list -pv user
1       name    u1      password        123
3       name    u3      password        123456
9       name    u9      password        123456789

通过主键查询

[root@localhost ttserver]# tctmgr get user 1
name    u1
password        123

通过其它字段查询

[root@localhost ttserver]# tctmgr search -pv user name STREQ "u1"
1       name    u1      password        123
[root@localhost ttserver]# tctmgr search -pv user name STREQ "u1" password STREQ "123"
1       name    u1      password        123

附查询条件表达式（前面加~，相当于标准sql中的非）[资料来源采用tokyo cabinet搭建表格型DBM]

• STREQ ：完全包含字符串，相当于标准sql中的where 字段=‘字符串’
• STRINC ：包含此字符串，相当于标准sql中like ‘*字符串*’
• STRBW ：以此字符串开头的内容，相当于标准sql中like ‘字符串*’
• STREW ：以此字符串结尾的内容，相当于标准sql中like ‘*字符串’
• STRAND ：包含在某区间内的内容，如标准sql中like ‘a-z’，那么他只能是a到z的字母
• STROR ：不包含在某区间内的内容，如标准sql中like ‘!a-z’，那么他只能是数字或其他的符号
• STRRX ：组合式结构，如标准sql中like “a“!b-m”#”
• NUMEQ ：数值大小一样 相当于标准sql中 where a=‘1’
• NUMGT ：数值大于某一值 相当于标准sql中 where a>‘1’
• NUMGE ：数值大于等于某一值 相当于标准sql中 where a>=‘1’
• NUMLT ：数值小于某一值 相当于标准sql中 where a<‘1’
• NUMLE ：数值小于某一值 相当于标准sql中 where a<=‘1’
• NUMBT ：数值处于某一数值区间，相当于标准sql中 where a> 1 and a < 10
• NUMOREQ ：数值不处于某一数值的区间，如果是a大于1，小于10的话，那这个表达式右边的内容应该相当于标准sql中 where a< 1 or a > 10

3.排序

[root@localhost ttserver]# tctmgr search -pv -ord name STRDESC user
9       name    u9      password        123456789
3       name    u3      password        123456
1       name    u1      password        123

排序参数含义如下：

STRASC：按字符升序
STRDESC：按字符降序
NUMASC：按数字升序
NUMDESC：按字符降序

4.设置索引

[root@localhost ttserver]# tctmgr setindex -it "lexical" user name

索引类型

lexical：词汇
decimal：数字
token：不明白
qgram：不明白
void：不明白

5.tctmgr
tctmgr支持的命令和参数

tctmgr create [-tl] [-td|-tb|-tt|-tx] path [bnum [apow [fpow]]]
创建数据库
tctmgr inform [-nl|-nb] path
输出数据库的状况
tctmgr put [-nl|-nb] [-sx] [-dk|-dc|-dai|-dad] path pkey [cols ...]
创建记录
tctmgr out [-nl|-nb] [-sx] path pkey
删除记录
tctmgr get [-nl|-nb] [-sx] [-px] [-pz] path pkey
通过主键查询记录
tctmgr list [-nl|-nb] [-m num] [-pv] [-px] [-fm str] path
输出所有记录
tctmgr search [-nl|-nb] [-ord name type] [-m num] [-sk num] [-kw] [-pv] [-px] [-ph] [-bt num] [-rm] [-ms type] path [name op expr ...]
通过自定义条件查询记录
tctmgr optimize [-tl] [-td|-tb|-tt|-tx] [-tz] [-nl|-nb] [-df] path [bnum [apow [fpow]]]
优化数据库
tctmgr setindex [-nl|-nb] [-it type] path name
设置索引
tctmgr importtsv [-nl|-nb] [-sc] path [file]
Store records of TSV in each line of a file.
tctmgr version
Print the version information of Tokyo Cabinet.

金山公司在Table Database的基础上，提供了SQL适配器，还整合了些方便使用的功能，TCSQL

TC博大精深，还有太多没有理解的地方，错误在所谓难免，不妥之处请予赐教。。

参考资料：
Tokyo Cabinet: a modern implementation of DBM