✨ Minor Compaction

README.md

@@ -37,5 +37,5 @@ gdb leveldb_debug   # 此时 leveldb_debug 就在 build 目录下，可直接进
 7. [SSTable(02)—Bloom Filter 与 Meta Block](/debug/articles/07-SSTable-meta-block/README.md)
 8. [SSTable(03)—SSTable 之索引](/debug/articles/08-SSTable-index/README.md)
 9. [SSTable(04)—Table Builder](/debug/articles/09-SSTable-table-builder/README.md)
-10. Compaction(02)—Minor Compaction
-11. Compaction(03)—Major Compaction
+10. [Compaction(01)—Minor Compaction](/debug/articles/10-minor-compaction/README.md)
+11. Compaction(02)—Major Compaction

db/db_impl.cc

@@ -516,7 +516,7 @@ Status DBImpl::WriteLevel0Table(MemTable* mem, VersionEdit* edit,
   Status s;
   {
     mutex_.Unlock();
-    /* 根据 Immutable MemTable 构建 SSTable */
+    /* 1. 根据 Immutable MemTable 构建 SSTable */
     s = BuildTable(dbname_, env_, options_, table_cache_, iter, &meta);
     mutex_.Lock();
   }
@@ -534,13 +534,14 @@ Status DBImpl::WriteLevel0Table(MemTable* mem, VersionEdit* edit,
     const Slice min_user_key = meta.smallest.user_key();
     const Slice max_user_key = meta.largest.user_key();
     if (base != nullptr) {
-      /* 决定将 New SSTable 推送到哪一层 */
+      /* 2. 决定将 New SSTable 推送到哪一层 */
       level = base->PickLevelForMemTableOutput(min_user_key, max_user_key);
     }
     edit->AddFile(level, meta.number, meta.file_size, meta.smallest,
                   meta.largest);
   }
 
+  /* 3. 记录元数据信息 */
   CompactionStats stats;
   stats.micros = env_->NowMicros() - start_micros;
   stats.bytes_written = meta.file_size;

debug/articles/10-minor-compaction/README.md

@@ -0,0 +1,59 @@
+# Minor Compaction
+
+Compaction 一共可分为三种: Minor Compaction、Major Compaction 以及 Seek Compaction。
+
+其中 Minor Compaction 特指将位于内存中的 Immutable MemTable 持久化至硬盘中。Major Compaction 则是 leveldb 运行中最为核心的数据合并过程，主要是将位于不同层级的 SSTable 进行合并，以减少同一个 Key 的存储空间。Seek Compaction 则主要用于优化查询效率，后文将会详述此过程。
+
+Minor Compaction 相对于其它两者要更简单一些，并且是所有 SSTable 的“出生地”，即在 Minor Compaction 中，将会调用上一篇提到的 `BuildTable()` 方法创建 SSTable，并将 Immutable MemTable 的内容写入。
+
+## 1. 何时触发 Minor Compaction?
+
+在前面的 [leveldb Key-Value 写入流程分析](https://github.com/SmartKeyerror/reading-source-code-of-leveldb-1.23/blob/master/debug/articles/04-write-process/README.md) 一篇分析中，其实就有提到过 Minor Compaction。即**当 MemTable 已经没有剩余的写入空间，并且 Immutable MemTable 不存在时，会将当前的 MemTable 转变为 Immutable MemTable，并初始化一个新的 MemTable 以供写入，同时主动地触发 Minor Compaction**，即显式调用 `MaybeScheduleCompaction()` 方法。
+
+![Alt text](images/1628835101487.png)
+
+上图为 leveldb Key-Value 写入过程，我们只需要关注何时进行 Run Compaction 即可。另一点需要注意的是，所有 Compaction 的入口都是 `MaybeScheduleCompaction()` 方法，其实现如下:
+
+```cpp
+/* Compaction 入口函数 */
+void DBImpl::MaybeScheduleCompaction() {
+    mutex_.AssertHeld();
+    if (background_compaction_scheduled_) {
+        // Already scheduled
+    } else if (shutting_down_.load(std::memory_order_acquire)) {
+        // DB is being deleted; no more background compactions
+    } else if (!bg_error_.ok()) {
+        // Already got an error; no more changes
+    } else if (imm_ == nullptr && manual_compaction_ == nullptr &&
+             !versions_->NeedsCompaction()) {
+        // No work to be done
+    } else {
+        /* 设置 background_compaction_scheduled_ 标志位，并将 BGWork 方法加入线程池中 */
+        background_compaction_scheduled_ = true;
+        env_->Schedule(&DBImpl::BGWork, this);
+    }
+}
+```
+
+可以看到，该函数不接受任何参数，也就是说，到底该运行哪种 Compaction 是由 `DBImpl::BGWork` 所决定的。`env_->Schedule` 其实就是将 Compaction 任务提交至线程池中，由后台线程从工作队列中取出并执行之。
+
+
+## 2. Minor Compaction 的具体过程
+
+Minor Compaction 的入口点为 `CompactMemTable()` 方法，方法内部主要调用 `WriteLevel0Table()` 方法。
+
+`WriteLevel0Table()` 主要完成了三件事情:
+
+- 根据 MemTable 构建新的 SSTable，假设该 SSTable 叫做 New SSTable;
+- 根据 New SSTable 中的 Key 与其他 level 的 Key 重叠情况，决定将 New SSTable 放入到哪一层;
+- 记录 New SSTable 的元数据，包括文件大小、构建持续时间以及最终所在的 level 信息。
+
+Build SSTable 的过程可参考上一篇文章的内容，不再赘述。**新产生的 SSTable 不一定总会出现在 level 0 层**。这是因为如果 level 0 层的 SSTable 产生速度过快或者过多时，将会影响 leveldb 整体的查询效率，因为在查询的最坏情况下，我们需要遍历 level 0 中的所有 SSTable。因此，假如说 New SSTable 的 Key 和 level 2 层的 Key 没有任何重叠，并且和 level 3 之间只有少数 Key 重叠时，我们完全可以将 New SSTable 放置于 level 2 层。
+
+决策的过程在 `PickLevelForMemTableOutput()` 方法中，其实现逻辑有些绕，因此就不贴源代码了，流程图如下图所示:
+
+![Alt text](images/1630394788892.png)
+
+levledb 通过参数 `kMaxMemCompactLevel`（定义在 `db/dbformat.h`） 来控制 New SSTable 最高可被推到哪一层，默认值为 2，也将就是说，New SSTable 最多能够被推到 level 2 中。
+
+从优化查询的角度来说，New SSTable 在满足一定的条件时，应尽可能地被推入到除 level 0 层之外的其它 level。但是又不能推的过高，否则查询和 Compaction 都会出现额外的开销。因此，leveldb 指定了 `kMaxMemCompactLevel` 参数，由该参数来控制 New SSTable 最高可以被推送至哪个 level。