[TcaplusDB知识库]TcaplusDB的存储分配策略图解

前言
保存数据的方法多种多样，直接的方法是在内存中建一个数据结构，保存数据。比如用一个List，每当收到一条数据就向List中追加一条记录。

这个方案非常简单，性能良好，但问题是数据存放在内存中，一旦服务器停机或重启，数据就会丢失。

为了解决数据丢失问题，可以把数据持久化存放在非易失存储介质（比如硬盘）中。可以使用磁盘的文件，每当收到一条数据就向文件中 Append 一行。这是一个持久化存储数据的解决方案，但如果磁盘损坏呢？ RAID是一个单机冗余存储方案，那如果主机损坏呢？

网络存储是一个解决方案，通过软件层进行存储副本的复制。似乎我们可以解决数据安全问题，但是做存储副本复制过程中是否能保证副本之间的一致性？

TcaplusDB的开发人员考虑到了这些存储问题，在本期的知识库中，TcaplusDB君将介绍TcaplusDB的存储分配策略，关于数据的读写逻辑我们将会在下期的知识库中进行介绍。

存储空间分配的基本策略
TcaplusDB优先使用数据文件的前1G的空间。原因是存储引擎启动时，会将数据文件的前1G空间通过mmap映射到内存中，访问效率较高，而剩余的空间中数据是直接对接文件IO的方式访问的；
数据的Key比数据的Value更有权利优先使用前1G的空间。原因是通常情况下Key的访问频率要比Value高。当前1G空间中原先分配给Key使用的空闲块不足时，会将前1G空间中原先分配给Value使用的空闲块挪给Key使用；
所有数据的Key尽量存放在一起。这是因为我们有很多Key遍历的场景（比如数据迁移），Key放在一起，可以一定程度上加快遍历的过程，减少磁盘IO；
空闲块的查找策略为Best-Fit，即找满足需求的小空闲块，目的是为了尽可能的让数据存在同一块中，避免数据的Split。
存储空间的详细分配过程参见下图（下图拆分成了两个部分，两幅图通过虚线框的”尝试从文件空间分配“节点联系在一起）：

存储空间详细分配过程图

从文件空间中分配图
策略设计的考虑
存储引擎根据空间分配策略，会先分配数据Value的存储空间，写入数据Value部分后，再分配数据Key的存储空间，并写入数据Key部分。之所以是这样的顺序，有两方面的原因：

数据Key的头部需要记录它所指向的Value的存储地址，需要先分配Value的存储空间，得到Value的存储地址头，再写Key；
数据访问入口是Key，按照这个顺序，Key写成功，我们也基本可以认为Value也是写成功了，可以减少数据不一致的情况。
后
我们已经了解了 TcaplusDB 的存储分配策略，后续我们将揭开更多TcaplusDB设计的特殊奥秘。