如何利用leveldb實現(xiàn)文件系統(tǒng)的目錄樹

本篇文章給大家分享的是有關(guān)如何利用leveldb實現(xiàn)文件系統(tǒng)的目錄樹，小編覺得挺實用的，因此分享給大家學習，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

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利用leveldb實現(xiàn)文件系統(tǒng)的目錄樹

目錄樹維護了整個文件系統(tǒng)的元信息，所有對文件系統(tǒng)中文件的增刪查改操作都首先需要經(jīng)過目錄樹的操作才能進行。百度開源的分布式文件系統(tǒng)BFS(開源地址：https://github.com/baidu/bfs)利用leveldb，實現(xiàn)了目錄樹的管理，使得目錄樹的實現(xiàn)非常簡潔，同時對目錄樹的操作十分高效。本文將為你解析其具體設計及實現(xiàn)思路。

目錄樹為一個樹型結(jié)構(gòu)，而leveldb是一個kv存儲引擎，因此，如果想用通過leveldb實現(xiàn)目錄樹，則需要把樹型結(jié)構(gòu)映射成kv的扁平化結(jié)構(gòu)。

單獨就每個文件或者目錄來講，其信息只需要一條kv記錄即可保存，而這條kv中的value需要保存該目錄或文件的屬性信息，可變動的空間不大。所以，從樹型結(jié)構(gòu)到kv記錄的映射 ，關(guān)鍵在于key的選取。

在BFS的目錄樹中，定義了一個int64_t的整型數(shù)字作為EntryID，每個文件或目錄擁有一個EntryID，并且全局唯一，根目錄的EntryID規(guī)定為1。假設有如下目錄結(jié)構(gòu)：

/home/dirx/
          /filex
      diry/
          /filey
/tmp/
     filez

按照創(chuàng)建順序，我們依次給/home分配的EntryID為2，/tmp的EntryID為3，/home/dirx的EntryId為4，/home/diry的EntryID為5，/home/tmp/filez的EntryID為6，/home/dirx/filex的EntryID為7，/home/diry/filey的EntryID為8。

注意到每個目錄擁有一個自己的EntryID的同時，又肯定擁有一個父目錄，其父目錄又肯定擁有一個EntryID，可以利用這一點，通過父目錄的EntryID和子目錄中的文件名，來確定一條記錄的key：對于每個文件或者目錄，我們規(guī)定：每條kv記錄的key為 "父目錄的EntryID+自身文件名"，同時在value中存儲自己的EntryID這樣編碼后，上述目錄樹便可以表示為如下kv記錄：

1home -> 2 + xxx
1tmp -> 3 + xxx
2dirx -> 4 + xxx
2diry -> 5 + xxx
3filez -> 6 + xxx
4filex -> 7 + xxx
5filey -> 8 + xxx

其中，xxx表示該目錄或文件的其它信息，如大小，創(chuàng)建時間，實際數(shù)據(jù)存放位置等。

到此，目錄樹這個樹型結(jié)構(gòu)，便已經(jīng)平展成為一條條的kv記錄，對目錄樹的操作，便轉(zhuǎn)化成了對某幾條kv記錄的操作：

• 對于創(chuàng)建文件操作，比如想創(chuàng)建/home/work/目錄，則首先在/目錄中查找home目錄，由于/的EntryID為1，所以第一次查找時，key為1home，然后讀出其value，解析后發(fā)現(xiàn)/home的EntryID為2，則將此EntryID記下，繼續(xù)往下走，發(fā)現(xiàn)work即為所需要創(chuàng)建的文件，則為其申請一個EntryID（假設為9），此時，寫入一條記錄，按照上面的規(guī)則，其key為2work，value為work創(chuàng)建的時間等信息，以及work的EntryID（9）

• 對于刪除操作，比如把剛剛創(chuàng)建的/home/work目錄刪除，只需要將key為2work的這條記錄刪除即可

• 對于讀取操作，比如想讀取/home/dirx/filex文件中的內(nèi)容，則首先讀取1home這條key所對應的value，解析發(fā)現(xiàn)value中記錄的EntryID為2，然后再去讀取2dirx這條key所對應的value，解析發(fā)現(xiàn)value中記錄的EntryID為4，然后再去讀取4filex這條key所對應的value，從里面解析出/home/dirx/filex的實際數(shù)據(jù)存放位置，進行文件內(nèi)容的讀取

• 對于List目錄操作，比如想看看根目錄下有哪些文件和目錄，由于每個文件和目錄在存儲時，其key中都包含父目錄的EntryID，因此，只需進行一次掃描即可。比如ls /，則只需掃描leveldb中，以1\0x0為前綴的key即可，當遇到2時停止，所得結(jié)果即為/目錄下的所有內(nèi)容

• 對于Rename操作，只需要改動其key即可。比如想要把/home/diry/filey文件移動到home/dirx目錄中，按照之前的規(guī)則，/home/diry/filey在leveldb中存儲的key為5filey，/home/dirx的EntryID為4，把5filey這條記錄中的內(nèi)存讀取出來，以4filey為key，再次存儲到leveldbk ，然后將5filey這條記錄刪除，即完成了Rename操作

這樣，一個目錄樹所需要的基本操作便已經(jīng)支持，由于leveldb引擎本身寫入速度較快，并且在讀取時，內(nèi)部本身已經(jīng)有cache來緩存住較熱的kv數(shù)據(jù)，并且緩存大小可配置，所以一個非常簡潔高效的目錄樹便實現(xiàn)了~

以上就是如何利用leveldb實現(xiàn)文件系統(tǒng)的目錄樹，小編相信有部分知識點可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿姷交蛴玫降?。希望你能通過這篇文章學到更多知識。更多詳情敬請關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

網(wǎng)站欄目：如何利用leveldb實現(xiàn)文件系統(tǒng)的目錄樹
標題來源：http://muchs.cn/article18/jpedgp.html

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