CN115098445A - Lsm分级存储方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大数据处理技术，揭露一种LSM分级存储方法，包括：从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件；选取与低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件；在低层级中选取与高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件；对输入文件进行管理压缩处理，得到存储文件。本发明还涉及区块链技术，存储文件存储于区块链中。本发明能够解决现有技术中，由于高层级文件不断的重复写入，造成管理压缩性能大大下降，从而会影响上一层的压缩，进从影响整个系统的数据存储的效率等问题。

Description

LSM分级存储方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及大数据处理领域，尤其涉及一种LSM分级存储方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

基于LSM的数据库，数据先写入低层级，然后依赖compaction(管理压缩)，将数据一层一层的住上迁移，数据迁移到上面一层时，该层空间可以被重新写入，如果写入速度大于compaction的速度，由于空间还未腾出，写入就会被暂停，所以compaction的速度对于系统的写入系统至关重要。

将基于LSM的数据库引入分级存储，前几级为高速介质(如NVME)，最后一级为低速介质(如HDD)，可以降低系统的低成本。

在compaction时，一般先选取低层级的某个文件作为compaction低层级的的输入，从而取得key range(键控范围)，再选取高层级文件中和该Key Range有交集的文件作为compaction高层级的输入，由于高层级文件的大小更大，所以其Key range对应低层级数个文件，所以会造成高层级文件不断的重复写入，且由于高层级使用低速介质，会造成compaction性能会大大下降，从而会影响上一层的compaction，进从影响整个系统的吞吐。

发明内容

本发明提供一种LSM分级存储方法、装置、设备及存储介质，其主要目的在于能够解决现有技术中，由于高层级文件不断的重复写入，造成compaction性能大大下降，从而会影响上一层的compaction，进从影响整个系统的数据存储的效率等问题。

第一方面，为实现上述目的，本发明提供的一种LSM分级存储方法，所述方法包括：

根据分级存储指令，从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件；

从所述低层级目标文件的上一层级中选取与所述低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件；

在所述低层级中选取与所述高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将所述低层级目标文件、所述交集低层级文件和所述高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件；

对所述输入文件进行管理压缩处理，得到管理压缩数据堆，将所述管理压缩数据堆存储在所述高层级目标文件中，作为存储文件。

第二方面，为了解决上述问题，本发明还提供一种LSM分级存储装置，所述装置包括：

低层级目标文件选取模块，用于根据分级存储指令，从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件；

高层级目标文件选取模块，用于从所述低层级目标文件的上一层级中选取与所述低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件；

输入文件确定模块，用于在所述低层级中选取与所述高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将所述低层级目标文件、所述交集低层级文件和所述高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件；

存储模块，用于对所述输入文件进行管理压缩处理，得到管理压缩数据堆，将所述管理压缩数据堆存储在所述高层级目标文件中，作为存储文件。

第三方面，为了解决上述问题，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上所述的LSM分级存储方法的步骤。

第四方面，为了解决上述问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的LSM分级存储方法。

本发明提出的LSM分级存储方法、装置、设备及存储介质，通过先从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件，然后根据低层级目标文件的键控范围选取与其具有交集的高层级目标文件，再根据高层级目标文件从低层级中选取所有的与高层级目标文件的键控范围具有交集的文件，达到一次性选取与高层级文件的键控范围具有交集的所有低层级文件加入compaction(管理压缩)的流程，达到优化compaction的目的，从而有效减少高层级低速介质的读写次数，整体提高LSM分级存储的速度。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的LSM分级存储方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的LSM分级存储装置的模块示意图；

图3为本发明一实施例提供的实现LSM分级存储方法的电子设备的内部结构示意图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请实施例可以基于人工智能技术对相关的数据进行获取和处理。其中，人工智能(Artificial Intelligence，AI)是利用数字计算机或者数字计算机控制的机器模拟、延伸和扩展人的智能，感知环境、获取知识并使用知识获得最佳结果的理论、方法、技术及应用系统。

人工智能基础技术一般包括如传感器、专用人工智能芯片、云计算、分布式存储、大数据处理技术、操作/交互系统、机电一体化等技术。人工智能软件技术主要包括计算机视觉技术、机器人技术、生物识别技术、语音处理技术、自然语言处理技术以及机器学习/深度学习等几大方向。

本发明提供一种LSM分级存储方法。参照图1所示，为本发明一实施例提供的LSM分级存储方法的流程示意图。该方法可以由一个装置执行，该装置可以由软件和/或硬件实现。

在本实施例中，LSM分级存储方法包括：

步骤S110、根据分级存储指令，从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件。

具体的，LSM一般分为多层存储，从下到上依次为低层级到高层级，高层级中的文件可以同时对应着几个低层级的文件，基本是LSM的低层级先接收数据，然后通过compaction(管理压缩)，将数据从低层级向高层级迁移，因此，需要从低层级中选取低层级目标文件。当处理器收到分级存储指令时，从LSM的低层级中选取一个文件作为低层级目标文件。

作为本发明的一个可选实施例，根据分级存储指令，从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件包括：

根据分级存储指令，获取低层级中的所有文件的容量；

将低层级中的所有文件按照容量大小的降序进行排列；

从低层级中选取排列为第一的文件作为低层级目标文件。

具体的，系统会对LSM中的每个文件的基本信息进行记录，例如，文件名称、文件路径、文件大小、以及文件所包含的Key(键值)对应的Key Range(键控范围)，并与文件所在的层级相关联，当要在某层进行compaction(压缩管理)时，需要对该层所有文件按大小进行降序排序，排序后的第一个文件就是容量最大的文件。选取容量最大的文件作为低层级目标文件，基本LSM是低层级先接收数据，然后通过compaction将数据从低层级向高层级迁移的过程，根据存储局部性原理，将先接收数据的部分用高速存储，其他的用低速存储以节省成本，所以先选取容量最大的文件，即先对文件容量最大的文件进行迁移能够更好的利用高速存储的资源。

例如，某个LSM有两级，低层级的文件分别有1-20、21-40、41-60、61-80和81-100。高层级的文件分别有1-100和101-200。则可以看出低层级中每个文件只存放了20个Key，高层级中每个文件存放了100个Key，高层级中的文件，如1～100的Key Range对应低层级的5个文件，分别为1-20、21-40、41-60、61-80和81-100。先对低层级中的5个文件按照容量大小的降序进行排列，假如，文件1-20的容量最大，则，排列后，其排在第一位，将其作为低层级目标文件。由于，低层级目标文件为低层级中的容量最大的文件，所以先进行compaction的部分数据为容量最大的文件中的数据，这样有利于后续的高速存储。

步骤S120、从低层级目标文件的上一层级中选取与低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件。

具体的，LSM分级存储的目的就是将低层级的文件与高层级的文件进行统一整合，将低层级和高层级文件中重复的部分合并为一个，然后腾出空间。因此，需要从高层级中选取与低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件。例如，上述的高层级中的文件1-100，其预低层级目标文件1-20存在交集，则可选取高层级中的文件1-100作为高层级目标文件。

作为本发明的一个可选实施例，从低层级目标文件的上一层级中选取与低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件包括：

遍历低层级目标文件的上一层级中的所有文件，获取上一层级中的每个文件的键控范围，作为第一键控范围，得到第一键控范围集；

将第一键控范围集中的每个第一键控范围与低层级目标文件的键控范围进行比较，从第一键控范围集中获取与低层级目标文件的键控范围具有交集的第一键控范围所对应的文件作为高层级目标文件。

具体的，遍历读取低层级目标文件的上一层级中的所有文件，然后获取到上一层级中的每个文件的键控范围，例如，上一层级中有两个文件，分别为文件1为1-100和文件2为101-200，则，文件1的监控范围为1-100，文件2的键控范围为101-200。则，与低层级目标文件1-20的键控范围存在交集的上一层级中的文件为1-100，即，1-100为高层级目标文件。

步骤S130、在低层级中选取与高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件。

具体的，目前LSM分级存储的方法是，从低层级中选取目标文件后，再从高层级中选取与低层级目标文件存在键控范围交集的高层级目标文件然后进行compaction，由于，一个高层级的文件可以同时对应多个低层级的文件，例如，如上所述的，低层级文件1-20、21-40、41-60、61-80和81-100均对应于高层级的1-100这个文件，那么就需要至少进行5次compaction，即高层级的1-100需要被重复写入5次，由于高层级使用低速介质，会造成compaction性能会大大下降，从而会影响上一层的compaction，进从影响整个系统的存储进度，因此，本发明通过将低层级中的所有与高层级目标文件的键控范围存在交集的文件找出来，共同作为交集低层级文件，然后将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件，进行compaction，从而对于高层级目标文件，如，1-100，而言，只需要进行依次写入即可，解决视角，提高速度，有效提升了compaction性能。

作为本发明的一个可选实施例，在低层级中选取与高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件包括：

遍历低层级中除了低层级目标文件之外的所有文件，并获取低层级中除了低层级目标文件之外的每个文件的键控范围，作为第二键控范围，得到第二键控范围集；

将第二键控范围集中的每个第二键控范围与高层级目标文件的键控范围进行比较，从第二键控范围集中获取与高层级目标文件的键控范围具有交集的第二键控范围所对应的文件作为交集低层级文件；

将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件。

具体的，在低层级中，遍历除了低层级目标文件之外的所有文件，获取每个文件的键控范围，作为第二键控范围，然后得到第二键控范围集；将第二键控范围集中的每个第二键控范围与高层级目标文件的键控范围进行比较，如果存在交集，则将其对应的低层级中的文件作为交集低层级文件，例如，上述的，文件21-40、41-60、61-80和81-100，然后将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件。

步骤S140、对输入文件进行管理压缩处理，得到管理压缩数据堆，将管理压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件。

具体的，对输入文件进行管理压缩处理，即对输入文件进行compaction，得到管理压缩数据堆，其中，管理压缩数据堆一般为上小下大，左小右大，即将输入文件中的数据按照压缩管理的要求进行数据统一整合，最后将整合后的压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件，按照上述相同的方式，对LSM进行低层文件向高层文件的迁移。

为了更好的对本发明提供的LSM分级存储进行说明，使用数学公式进行描述：

低层级为Li，低层级的文件为Li1，Li2，Li3，Li4；

高层级为Lj，J＝i+1，高层级的文件为Lj1，Lj2；

文件及对应的Key Range如下：

层级	文件	Key Range
			Li	Li1	Ka～Kb
Li	Li2	Kc～Kd
			Li	Li3	Ke～Kf
Li	Li4	Kg～Kh
			Lj	Lj1	Ki～Kj
Lj	Lj2	Kk～Kl

如果Li1容量最大，则Li1被选为低层级目标文件，有交集的三种情况：

1.Ka>Ki且Ka<Kj

2.Kb>Ki且Kb<Kj

3.Ki>Ka且Kj<Kb

若有交集，则取Ka～Kb和Ki～Kj的并集，即Kmin(a,i)～Kmax(b,j)，为方便书写，简化为K1～K2，再逐个检查K1～K2是否与Kc～Kd,Ke～Kf,Kg～Kh有交集，若有交集，将此文件作为输入文件。此处也可以像上面有交集的情况列出三种情况，也可以在每个Key Range逐个分析逐个展开。

最后输出的Key Range为Kmin(a,c,e,g,i)～Kmax(b,d,f,h,j)，将Key写入到Lj层的一个新文件中。

作为本发明的一个可选实施例，存储文件储于区块链中，对输入文件进行管理压缩处理，得到管理压缩数据堆，将管理压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件包括：

将低层级目标文件的键值数据、交集低层级文件的键值数据和高层级目标文件的键值数据进行统一整合处理，使相同的键值数据只保留一个，得到整合键值数据集；

按照由上至下键值依次增大的排列方式，将整合键值数据集中的键值插值到相应的数据层中，得到管理压缩数据堆；

将管理压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件。

具体的，输入文件中可能存在相同的数据，因此，需要对输入文件的数据，即目标文件的键值数据、交集低层级文件的键值数据和高层级目标文件的键值数据进行统一整合处理，使相同的键值数据只保留一个，得到整合键值数据集；然后，按照由上至下键值依次增大的排列方式，将整合键值数据集中的键值插值到相应的数据层中，得到管理压缩数据堆，即，使数据按照一定的顺序排列好，然后，将管理压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件，此时，低层级的文件腾出空间，可以写入新数据。

作为本发明的一个可选实施例，方法还包括：

对每个正在进行管理压缩处理的输入文件进行压缩标记处理；

在选取管理压缩过程中的输入文件时，先对文件进行压缩标记识别处理，当识别到输入文件中带有压缩标记时，停止对该输入文件进行管理压缩处理。

为了避免同时对相同的文件进行compaction，所以，对每个正在进行管理压缩处理的输入文件进行压缩标记处理，例如，进行compaction的文件标记上0等，在选取管理压缩过程中的输入文件时，先对文件进行压缩标记识别处理，当识别到输入文件中带有压缩标记时，停止对该输入文件进行管理压缩处理，这样，便于程序工作人员可以区分出哪些是正在进行compaction文件，哪些是还未compaction的文件，避免重复对相同的文件进行compaction。

作为本发明的一个可选实施例，在选取管理压缩过程中的输入文件时，先对文件进行压缩标记识别处理，当识别到输入文件中带有压缩标记时，停止对该输入文件进行管理压缩处理之后，还包括：

将停止进行管理压缩处理的输入文件中的高层级目标文件作为标记高层级目标文件；

从标记高层级目标文件的同一层级中获取除去标记高层级目标文件的其它所有高层级文件的第三键控范围，得到第三键控范围集；

将第三键控范围集中的每个第三键控范围与低层级中的文件的键控范围进行比较，从低层级中选取与第三键控范围存在交集的文件作为待选低层级目标文件；

将待选低层级目标文件的总容量最大的文件作为新低层级目标文件，并将与新低层级目标文件存在交集的高层级文件作为新高层级目标文件；

将新低层级目标文件和新高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的新输入文件。

具体的，当识别出输出文件为带有压缩标记的文件时，说明该输出文件已经在compaction，此时，可以采用另一种选取方式，重新选取输入文件，先将停止进行管理压缩处理的输入文件中的高层级目标文件作为标记高层级目标文件，然后从标记高层级目标文件的同一层级中获取除去标记高层级目标文件的其它所有高层级文件的第三键控范围，得到第三键控范围集；这样可以避免重复选择已经进行compaction的输入文件，然后，将第三键控范围集中的每个第三键控范围与低层级中的文件的键控范围进行比较，从低层级中选取与第三键控范围存在交集的文件作为待选低层级目标文件；此时，待选低层级目标文件中没有正在进行compaction的文件，再将待选低层级目标文件的总容量最大的文件作为新低层级目标文件，并将与新低层级目标文件存在交集的高层级文件作为新高层级目标文件；最后，将新低层级目标文件和新高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的新输入文件。对新输入文件进行compaction，最后储存在新高层级目标文件中。

如图2所示，是本发明一个实施例的LSM分级存储装置的功能模块图。

本发明所述LSM分级存储装置200可以安装于电子设备中。根据实现的功能，所述LSM分级存储装置可以包括低层级目标文件选取模块210、高层级目标文件选取模块220、输入文件确定模块230、存储模块240。本发所述模块也可以称之为单元，是指一种能够被电子设备处理器所执行，并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在电子设备的存储器中。

在本实施例中，关于各模块/单元的功能如下：

低层级目标文件选取模块210，用于根据分级存储指令，从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件。

具体的，LSM一般分为多层存储，从下到上依次为低层级到高层级，高层级中的文件可以同时对应着几个低层级的文件，基本是LSM的低层级先接收数据，然后通过compaction(管理压缩)，将数据从低层级向高层级迁移，因此，需要从低层级中选取低层级目标文件。当处理器收到分级存储指令时，从LSM的低层级中选取一个文件作为低层级目标文件。

作为本发明的一个可选实施例，低层级目标文件选取模块210进一步包括获取单元、排列单元和选取单元(图中未示出)。其中，

获取单元，用于根据分级存储指令，获取低层级中的所有文件的容量；

排列单元，用于将低层级中的所有文件按照容量大小的降序进行排列；

选取单元，用于从低层级中选取排列为第一的文件作为低层级目标文件。

具体的，系统会对LSM中的每个文件的基本信息进行记录，例如，文件名称、文件路径、文件大小、以及文件所包含的Key(键值)对应的Key Range(键控范围)，并与文件所在的层级相关联，当要在某层进行compaction(压缩管理)时，获取单元获取低层级中的所有文件的容量，然后，通过排列单元对该层所有文件按大小进行降序排序，排序后的第一个文件就是容量最大的文件；最后，通过选取单元选取容量最大的文件作为低层级目标文件。基本LSM是低层级先接收数据，然后通过compaction将数据从低层级向高层级迁移的过程，根据存储局部性原理，将先接收数据的部分用高速存储，其他的用低速存储以节省成本，所以先选取容量最大的文件，即先对文件容量最大的文件进行迁移能够更好的利用高速存储的资源。

例如，某个LSM有两级，低层级的文件分别有1-20、21-40、41-60、61-80和81-100。高层级的文件分别有1-100和101-200。则可以看出低层级中每个文件只存放了20个Key，高层级中每个文件存放了100个Key，高层级中的文件，如1～100的Key Range对应低层级的5个文件，分别为1-20、21-40、41-60、61-80和81-100。先对低层级中的5个文件按照容量大小的降序进行排列，假如，文件1-20的容量最大，则，排列后，其排在第一位，将其作为低层级目标文件。由于，低层级目标文件为低层级中的容量最大的文件，所以先进行compaction的部分数据为容量最大的文件中的数据，这样有利于后续的高速存储。

高层级目标文件选取模块220，用于从低层级目标文件的上一层级中选取与低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件。

具体的，LSM分级存储的目的就是将低层级的文件与高层级的文件进行统一整合，将低层级和高层级文件中重复的部分合并为一个，然后腾出空间。因此，需要从高层级中选取与低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件。例如，上述的高层级中的文件1-100，其预低层级目标文件1-20存在交集，则可选取高层级中的文件1-100作为高层级目标文件。

作为本发明的一个可选实施例，高层级目标文件选取模块220进一步包括遍历单元和高层级目标文件确定单元(图中未示出)。其中，

遍历单元，用于遍历低层级目标文件的上一层级中的所有文件，获取上一层级中的每个文件的键控范围，作为第一键控范围，得到第一键控范围集；

高层级目标文件确定单元，用于将第一键控范围集中的每个第一键控范围与低层级目标文件的键控范围进行比较，从第一键控范围集中获取与低层级目标文件的键控范围具有交集的第一键控范围所对应的文件作为高层级目标文件。

具体的，通过遍历单元，遍历读取低层级目标文件的上一层级中的所有文件，然后获取到上一层级中的每个文件的键控范围，例如，上一层级中有两个文件，分别为文件1为1-100和文件2为101-200，则，文件1的监控范围为1-100，文件2的键控范围为101-200。然后，通过高层级目标文件确定单元，将第一键控范围集中的每个第一键控范围与低层级目标文件的键控范围进行比较，从第一键控范围集中获取与低层级目标文件的键控范围具有交集的第一键控范围所对应的文件作为高层级目标文件。如，与低层级目标文件1-20的键控范围存在交集的上一层级中的文件为1-100，即，1-100为高层级目标文件。

输入文件确定模块230，用于在低层级中选取与高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件。

具体的，目前LSM分级存储的方法是，从低层级中选取目标文件后，再从高层级中选取与低层级目标文件存在键控范围交集的高层级目标文件然后进行compaction，由于，一个高层级的文件可以同时对应多个低层级的文件，例如，如上所述的，低层级文件1-20、21-40、41-60、61-80和81-100均对应于高层级的1-100这个文件，那么就需要至少进行5次compaction，即高层级的1-100需要被重复写入5次，由于高层级使用低速介质，会造成compaction性能会大大下降，从而会影响上一层的compaction，进从影响整个系统的存储进度，因此，本发明通过将低层级中的所有与高层级目标文件的键控范围存在交集的文件找出来，共同作为交集低层级文件，然后将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件，进行compaction，从而对于高层级目标文件，如，1-100，而言，只需要进行依次写入即可，解决视角，提高速度，有效提升了compaction性能。

作为本发明的一个可选实施例，输入文件确定模块230进一步包括键控范围获取单元、交集低层级文件确认单元和输入文件选取单元(图中未示出)。其中，

键控范围获取单元，用于遍历低层级中除了低层级目标文件之外的所有文件，并获取低层级中除了低层级目标文件之外的每个文件的键控范围，作为第二键控范围，得到第二键控范围集；

交集低层级文件确认单元，用于将第二键控范围集中的每个第二键控范围与高层级目标文件的键控范围进行比较，从第二键控范围集中获取与高层级目标文件的键控范围具有交集的第二键控范围所对应的文件作为交集低层级文件；

输入文件选取单元，用于将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件。

具体的，通过键控范围获取单元，在低层级中，遍历除了低层级目标文件之外的所有文件，获取每个文件的键控范围，作为第二键控范围，得到第二键控范围集；然后，通过交集低层级文件确认单元，将第二键控范围集中的每个第二键控范围与高层级目标文件的键控范围进行比较，如果存在交集，则将其对应的低层级中的文件作为交集低层级文件，例如，上述的，文件21-40、41-60、61-80和81-100，最后，通过输入文件选取单元，将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件。

存储模块240，用于对输入文件进行管理压缩处理，得到管理压缩数据堆，将管理压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件。

具体的，对输入文件进行管理压缩处理，即对输入文件进行compaction，得到管理压缩数据堆，其中，管理压缩数据堆一般为上小下大，左小右大，即将输入文件中的数据按照压缩管理的要求进行数据统一整合，最后将整合后的压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件，按照上述相同的方式，对LSM进行低层文件向高层文件的迁移。

为了更好的对本发明提供的LSM分级存储进行说明，使用数学公式进行描述：

低层级为Li，低层级的文件为Li1，Li2，Li3，Li4；

高层级为Lj，J＝i+1，高层级的文件为Lj1，Lj2；

文件及对应的Key Range如下：

层级	文件	Key Range
			Li	Li1	Ka～Kb
Li	Li2	Kc～Kd
			Li	Li3	Ke～Kf
Li	Li4	Kg～Kh
			Lj	Lj1	Ki～Kj
Lj	Lj2	Kk～Kl

如果Li1容量最大，则Li1被选为低层级目标文件，有交集的三种情况：

1.Ka>Ki且Ka<Kj

2.Kb>Ki且Kb<Kj

3.Ki>Ka且Kj<Kb

若有交集，则取Ka～Kb和Ki～Kj的并集，即Kmin(a,i)～Kmax(b,j)，为方便书写，简化为K1～K2，再逐个检查K1～K2是否与Kc～Kd,Ke～Kf,Kg～Kh有交集，若有交集，将此文件作为输入文件。此处也可以像上面有交集的情况列出三种情况，也可以在每个Key Range逐个分析逐个展开。

最后输出的Key Range为Kmin(a,c,e,g,i)～Kmax(b,d,f,h,j)，将Key写入到Lj层的一个新文件中。

作为本发明的一个可选实施例，存储模块240进一步包括整合单元、插值单元和存储单元(图中未示出)。其中，

整合单元，用于将低层级目标文件的键值数据、交集低层级文件的键值数据和高层级目标文件的键值数据进行统一整合处理，使相同的键值数据只保留一个，得到整合键值数据集；

插值单元，用于按照由上至下键值依次增大的排列方式，将整合键值数据集中的键值插值到相应的数据层中，得到管理压缩数据堆；

存储单元，用于将管理压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件。

具体的，输入文件中可能存在相同的数据，因此，需要通过整合单元对输入文件的数据，即低层级目标文件的键值数据、交集低层级文件的键值数据和高层级目标文件的键值数据进行统一整合处理，使相同的键值数据只保留一个，得到整合键值数据集；然后，通过插值单元按照由上至下键值依次增大的排列方式，将整合键值数据集中的键值插值到相应的数据层中，得到管理压缩数据堆，即，使数据按照一定的顺序排列好，再通过存储单元将管理压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件，此时，低层级的文件腾出空间，可以写入新数据。

作为本发明的一个可选实施例，LSM分级存储装置200还进一步包括：标记模块和识别模块(图中未示出)。其中，

标记模块，用于对每个正在进行管理压缩处理的输入文件进行压缩标记处理；

识别模块，用于在选取管理压缩过程中的输入文件时，先对文件进行压缩标记识别处理，当识别到输入文件中带有压缩标记时，停止对该输入文件进行管理压缩处理。

为了避免同时对相同的文件进行compaction，所以，通过标记模块对每个正在进行管理压缩处理的输入文件进行压缩标记处理，例如，进行compaction的文件标记上0等，在选取管理压缩过程中的输入文件时，先通过识别模块对文件进行压缩标记识别处理，当识别到输入文件中带有压缩标记时，停止对该输入文件进行管理压缩处理，这样，便于程序工作人员可以区分出哪些是正在进行compaction文件，哪些是还未compaction的文件，避免重复对相同的文件进行compaction。

作为本发明的一个可选实施例，LSM分级存储装置200还进一步包括：标记高层级目标文件确定模块、第三键控范围获取模块、键控范围比较模块、新高层级目标文件选取模块和新输入文件选取模块(图中未示出)。其中，

标记高层级目标文件确定模块，用于将停止进行管理压缩处理的输入文件中的高层级目标文件作为标记高层级目标文件；

第三键控范围获取模块，用于从标记高层级目标文件的同一层级中获取除去标记高层级目标文件的其它所有高层级文件的第三键控范围，得到第三键控范围集；

键控范围比较模块，用于将第三键控范围集中的每个第三键控范围与低层级中的文件的键控范围进行比较，从低层级中选取与第三键控范围存在交集的文件作为待选低层级目标文件；

新高层级目标文件选取模块，用于将待选低层级目标文件的总容量最大的文件作为新低层级目标文件，并将与新低层级目标文件存在交集的高层级文件作为新高层级目标文件；

新输入文件选取模块，用于将新低层级目标文件和新高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的新输入文件。

具体的，当识别出输出文件为带有压缩标记的文件时，说明该输出文件已经在compaction，此时，可以采用另一种选取方式，重新选取输入文件，先通过标记高层级目标文件确定模块，将停止进行管理压缩处理的输入文件中的高层级目标文件作为标记高层级目标文件，然后通过第三键控范围获取模块，从标记高层级目标文件的同一层级中获取除去标记高层级目标文件的其它所有高层级文件的第三键控范围，得到第三键控范围集；这样可以避免重复选择已经进行compaction的输入文件，然后，通过键控范围比较模块，将第三键控范围集中的每个第三键控范围与低层级中的文件的键控范围进行比较，从低层级中选取与第三键控范围存在交集的文件作为待选低层级目标文件；此时，待选低层级目标文件中没有正在进行compaction的文件，再通过新高层级目标文件选取模块，将待选低层级目标文件的总容量最大的文件作为新低层级目标文件，并将与新低层级目标文件存在交集的高层级文件作为新高层级目标文件；最后，通过新输入文件选取模块将新低层级目标文件和新高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的新输入文件。对新输入文件进行compaction，最后储存在新高层级目标文件中。

如图3所示，是本发明一个实施例实现LSM分级存储方法的电子设备的结构示意图。

所述电子设备1可以包括处理器10、存储器11和总线，还可以包括存储在所述存储器11中并可在所述处理器10上运行的计算机程序，如LSM分级存储程序12。

其中，所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、移动硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如：SD或DX存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。所述存储器11在一些实施例中可以是电子设备1的内部存储单元，例如该电子设备1的移动硬盘。所述存储器11在另一些实施例中也可以是电子设备1的外部存储设备，例如电子设备1上配备的插接式移动硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，简称SMC)、安全数字(Secure Digital，简称SD)卡、闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器11还可以既包括电子设备1的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器11不仅可以用于存储安装于电子设备1的应用软件及各类数据，例如LSM分级存储程序的代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所述处理器10在一些实施例中可以由集成电路组成，例如可以由单个封装的集成电路所组成，也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成，包括一个或者多个中央处理器(Central Processing unit，简称CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。所述处理器10是所述电子设备的控制核心(ControlUnit)，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部件，通过运行或执行存储在所述存储器11内的程序或者模块(例如LSM分级存储程序等)，以及调用存储在所述存储器11内的数据，以执行电子设备1的各种功能和处理数据。

所述总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称EISA)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。所述总线被设置为实现所述存储器11以及至少一个处理器10等之间的连接通信。

图3仅示出了具有部件的电子设备，本领域技术人员可以理解的是，图3示出的结构并不构成对所述电子设备1的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

例如，尽管未示出，所述电子设备1还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池)，优选地，电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器10逻辑相连，从而通过电源管理装置实现充电管理、放电管理、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述电子设备1还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等，在此不再赘述。

进一步地，所述电子设备1还可以包括网络接口，可选地，所述网络接口可以包括有线接口和/或无线接口(如WI-FI接口、蓝牙接口等)，通常用于在该电子设备1与其他电子设备之间建立通信连接。

可选地，该电子设备1还可以包括用户接口，用户接口可以是显示器(Display)、输入单元(比如键盘(Keyboard))，可选地，用户接口还可以是标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是LED显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在电子设备1中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。

应该了解，所述实施例仅为说明之用，在专利申请范围上并不受此结构的限制。

所述电子设备1中的所述存储器11存储的LSM分级存储程序12是多个指令的组合，在所述处理器10中运行时，可以实现：

根据分级存储指令，从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件；

从低层级目标文件的上一层级中选取与低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件；

在低层级中选取与高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将低层级目标文件、交集低层级文件和高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件；

对输入文件进行管理压缩处理，得到管理压缩数据堆，将管理压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件。

具体地，所述处理器10对上述指令的具体实现方法可参考图1对应实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。需要强调的是，为进一步保证上述所述存储文件的私密和安全性，上述存储文件还可以存储于一区块链的节点中。

进一步地，所述电子设备1集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。

因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附关联图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明所指区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链(Blockchain)，本质上是一个去中心化的数据库，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次网络交易的信息，用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。区块链可以包括区块链底层平台、平台产品服务层以及应用服务层等。

此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种LSM分级存储方法，应用于电子装置，其特征在于，所述方法包括：

根据分级存储指令，从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件；

从所述低层级目标文件的上一层级中选取与所述低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件；

在所述低层级中选取与所述高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将所述低层级目标文件、所述交集低层级文件和所述高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件；

对所述输入文件进行管理压缩处理，得到管理压缩数据堆，将所述管理压缩数据堆存储在所述高层级目标文件中，作为存储文件。

2.根据权利要求1所述的LSM分级存储方法，其特征在于，所述根据分级存储指令，从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件包括：

根据分级存储指令，获取所述低层级中的所有文件的容量；

将所述低层级中的所有文件按照容量大小的降序进行排列；

从所述低层级中选取排列为第一的文件作为低层级目标文件。

3.根据权利要求1所述的LSM分级存储方法，其特征在于，所述从所述低层级目标文件的上一层级中选取与所述低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件包括：

遍历所述低层级目标文件的上一层级中的所有文件，获取所述上一层级中的每个文件的键控范围，作为第一键控范围，得到第一键控范围集；

将所述第一键控范围集中的每个第一键控范围与所述低层级目标文件的键控范围进行比较，从所述第一键控范围集中获取与所述低层级目标文件的键控范围具有交集的第一键控范围所对应的文件作为高层级目标文件。

4.根据权利要求1所述的LSM分级存储方法，其特征在于，所述在所述低层级中选取与所述高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将所述低层级目标文件、所述交集低层级文件和所述高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件包括：

遍历所述低层级中除了所述低层级目标文件之外的所有文件，并获取所述低层级中除了所述低层级目标文件之外的每个文件的键控范围，作为第二键控范围，得到第二键控范围集；

将所述第二键控范围集中的每个第二键控范围与所述高层级目标文件的键控范围进行比较，从所述第二键控范围集中获取与所述高层级目标文件的键控范围具有交集的第二键控范围所对应的文件作为交集低层级文件；

将所述低层级目标文件、所述交集低层级文件和所述高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件。

5.根据权利要求4所述的LSM分级存储方法，其特征在于，所述存储文件储于区块链中，所述对所述输入文件进行管理压缩处理，得到管理压缩数据堆，将所述管理压缩数据堆存储在所述高层级目标文件中，作为存储文件包括：

将所述低层级目标文件的键值数据、所述交集低层级文件的键值数据和所述高层级目标文件的键值数据进行统一整合处理，使相同的键值数据只保留一个，得到整合键值数据集；

按照由上至下键值依次增大的排列方式，将所述整合键值数据集中的键值插值到相应的数据层中，得到管理压缩数据堆；

将所述管理压缩数据堆存储在高层级目标文件中，作为存储文件。

6.根据权利要求5所述的LSM分级存储方法，其特征在于，所述方法还包括：

对每个正在进行管理压缩处理的输入文件进行压缩标记处理；

在选取管理压缩过程中的输入文件时，先对文件进行压缩标记识别处理，当识别到所述输入文件中带有压缩标记时，停止对该输入文件进行管理压缩处理。

7.根据权利要求6所述的LSM分级存储方法，其特征在于，所述在选取管理压缩过程中的输入文件时，先对文件进行压缩标记识别处理，当识别到所述输入文件中带有压缩标记时，停止对该输入文件进行管理压缩处理之后，还包括：

将停止进行管理压缩处理的输入文件中的高层级目标文件作为标记高层级目标文件；

从所述标记高层级目标文件的同一层级中获取除去所述标记高层级目标文件的其它所有高层级文件的第三键控范围，得到第三键控范围集；

将所述第三键控范围集中的每个第三键控范围与所述低层级中的文件的键控范围进行比较，从所述低层级中选取与所述第三键控范围存在交集的文件作为待选低层级目标文件；

将所述待选低层级目标文件的总容量最大的文件作为新低层级目标文件，并将与所述新低层级目标文件存在交集的高层级文件作为新高层级目标文件；

将所述新低层级目标文件和所述新高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的新输入文件。

8.一种LSM分级存储装置，其特征在于，所述装置包括：

低层级目标文件选取模块，用于根据分级存储指令，从低层级中选取一个文件作为低层级目标文件；

高层级目标文件选取模块，用于从所述低层级目标文件的上一层级中选取与所述低层级目标文件的键控范围具有交集的高层级文件，作为高层级目标文件；

输入文件确定模块，用于在所述低层级中选取与所述高层级目标文件的键控范围存在交集的所有低层级文件，作为交集低层级文件，并将所述低层级目标文件、所述交集低层级文件和所述高层级目标文件共同作为管理压缩过程中的输入文件；

存储模块，用于对所述输入文件进行管理压缩处理，得到管理压缩数据堆，将所述管理压缩数据堆存储在所述高层级目标文件中，作为存储文件。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至7中任一所述的LSM分级存储方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一所述的LSM分级存储方法。

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