从B+树到LSM树,及LSM树在HBase中的应用
前言 在有代表性的关系型数据库如MySQL、SQL Server、Oracle中,数据存储与索引的基本结构就是我们耳熟能详的B树和B+树。而在一些主流的NoSQL数据库如HBase、Cassandra、LevelDB、RocksDB中,则是使用日志结构合并树(Log-structured Merge Tree,LSM Tree)来组织数据。本文先由B+树来引出对LSM树的介绍,然后说明HBase中是如何运用LSM树的。 回顾B+树 为什么在RDBMS中我们需要B+树(或者广义地说,索引)?一句话:减少寻道时间。在存储系统中广泛使用的HDD是磁性介质+机械旋转的,这就使得其顺序访问较快而随机访问较慢。使用B+树组织数据可以较好地利用HDD的这种特点,其本质是多路平衡查找树。下图是一棵高度为3的4路B+树示例。 与普通B树相比,B+树的非叶子节点只有索引,所有数据都位于叶子节点,并且叶子节点上的数据会形成有序链表。B+树的主要优点如下: 结构比较扁平,高度低(一般不超过4层),随机寻道次数少; 数据存储密度大,且都位于叶子节点,查询稳定,遍历方便; 叶子节点形成有序链表,范围查询转化为顺序读,效率高。相对而言B树必须通过中序遍历才能支持范围查询。 当然,B+树也不是十全十美的,它的主要缺点有两个: 如果写入的数据比较离散,那么寻找写入位置时,子节点有很大可能性不会在内存中