leveldb是谷歌的一个单机kv存储系统，代码量不足1.5w行，加上谷歌的代码风格逼格比较高，逻辑比较清晰，比较适合学习，趁着闲暇时刻，翻出来看看。
leveldb的本质是数据库，而数据库是以格式化存储数据，并且提供增删改查等功能。假设有个leveldb的对象mydb，leveldb可以简化成以下三个接口：
1 mydb.Put(key, value)
2 mydb.Get(key)
3 mydb.Del(key)
功能上有点像常见的map，实际上更复杂，作为数据库需要考虑更多的东西，比如数据格式化、持久性、性能高低等。leveldb的整体架构如下图：
根据上图，可以对前面提及的三个接口的流程做个简单描述。
首先是Put流程，详细步骤如下：
1.KV写操作按一定格式的二进制数据先写到log文件，顺序写入，做持久化；
2.写log文件后再写入memtable；
3.之后write操作就返回操作成功
4.当memtable的大小达到一个上线，那么memtable会变成Immutale memtable。这两个table的数据结构是一样的,都是跳跃表，只不过后者是只读的。
5.这时候会产生一个新的memtable来支持新的写操作
6.Imutable memtable的内容会定期刷到磁盘，然后清楚对应的log文件，生成新的log文件。
7.磁盘中数据的存储格式叫sstable。
当写入一个kv数据时，会经历memtable, immutable memtable, sstable三个table和一个log，其中memtable和immutable memtable都是跳跃表（这块内容下次细聊），sstable就大有来头了，传说是google三大论文之一的Bigtable中的那个sstable，其结构如下图：
level0是由Imuabletable memtable直接dump到磁盘中的，level1是由level0经过compaction获得，level2是由level1经过compaction获得，以此类推。其中每个文件后缀为.sst, 每个level中的文件数都是有限制的，超过了限制则会被compaction到更高level的层次上去，所以这个东西叫leveldb。其中每一个level符合以下规则：
1. level0中的单个文件（sst）是有序的，但是文件与文件之间是无序的并且有可能有重合的key
2. level 1 ~ level n 每一个level中在自己level中都是全局有序的
3. mainifest文件中包含了每一个sst文件的最小key和最大key，方便查找
log的功能是保证数据的完整性，每一次kv操作需要一次磁盘的顺序写和一次内存写，写的效率非常高。如果内存中的数据丢失，可以从log中读取操作命令重新恢复数据。数据到达sstable之后，旧的log文件会被删除并且产生新的log文件。
然后是Get流程，理解写数据之后，对读就更好理解了。读的流程如下：
1.memtable
2.immuable memtable
3.level 0
4.level 1
……
查找先经过memtable查找，找不到依次顺序往下找，一直找不到返回empty。
最后是删除，数据库的数据以一定的格式存储在一起，要删除某部分就要移动剩下部分，工作量巨大，但是leveldb没有实际的删除操作，只是write一个删除标记和key进去。
key插入的时间都是有序的，从memtable到level n，删除的时候先插入待删除的key和删除标记，在查找的时候遇到待删除标记的key便返回empty，此外在level compaction到level n+1的时候如果又删除的key，便会真正删除它。
以上便是leveldb的框架，其主要特点包括以下几点：
- leveldb是一个持久化存储的KV系统，和Redis这种内存型的KV系统不同，leveldb不会像Redis一样狂吃内存，而是将大部分数据存储到磁盘上。
- leveldb在存储数据时，是根据记录的key值有序存储的，就是说相邻的key值在存储文件中是依次顺序存储的，而应用可以自定义key大小比较函数，leveldb会按照用户定义的比较函数依序存储这些记录。
- 像大多数KV系统一样，leveldb的操作接口很简单，基本操作包括写记录，读记录以及删除记录。也支持针对多条操作的原子批量操作。
- leveldb支持数据快照（snapshot）功能，使得读取操作不受写操作影响，可以在读操作过程中始终看到一致的数据。
- leveldb还支持数据压缩等操作，这对于减小存储空间以及增快IO效率都有直接的帮助。
leveldb性能非常突出，官方网站报道其随机写性能达到40万条记录每秒，而随机读性能达到6万条记录每秒。总体来说，LevelDb的写操作要大大快于读操作，而顺序读写操作则大大快于随机读写操作。
