摘要：同時，目錄層還可以將表的元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到該二進制前綴。默認有一個根目錄，目錄名叫，包含所有層用到的所有鍵，下層目錄叫做，用于區(qū)數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。

國外文章也不是都是好文章啊，不要見到英文就覺得高大上了……

越來越多的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫底層選擇基于KV構(gòu)建，例如TiDB的TiKV（RocksDB），cockroach的levelDB，MySQL的tokudb，以及被蘋果墻掉的FoundationDB。本文搶救出一篇FoundationDB的參考文章。

蘋果買下FoundationDB后，F(xiàn)oundationDB的所有公開數(shù)據(jù)均被刪除，包括Github，pypi，twitter等。

本文包含如下內(nèi)容：

如何將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存入KV數(shù)據(jù)庫

能否直接用KV數(shù)據(jù)庫的接口讀取數(shù)據(jù)

能否對KV數(shù)據(jù)庫直接寫數(shù)據(jù)，并用SQL讀出修改后的數(shù)據(jù)

CockroachDB是如何做的

TiDB是如何做的

簡單來說，F(xiàn)oundationDB的SQL層將數(shù)據(jù)庫的元數(shù)據(jù)（metadata）作為鍵，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)作為值存入KV數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫表的有三種序列化方式，默認是foundationDB的tuple方式，當(dāng)然，也可以選擇使用protobuf序列化，或者使用column_keys的格式進行序列化，本文也只介紹foundationDB原生的序列化tuple序列化方式。

KV數(shù)據(jù)庫中的鍵是有序排列的，所有的庫、表、列甚至索引對應(yīng)的元數(shù)據(jù)由對應(yīng)的目錄層在KV數(shù)據(jù)庫中存儲成類似etcd中的“目錄結(jié)構(gòu)”的形式。目錄層對數(shù)據(jù)庫中的每個庫、表、列生成對應(yīng)的二進制字符串，該字符串在將關(guān)系型的數(shù)據(jù)映射到KV數(shù)據(jù)庫時作為區(qū)分庫、表、列的前綴。同時，目錄層還可以將表的元數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到該二進制前綴。

如下實例解釋文中提到的目錄層如何工作。

CREATE TABLE schema_a.table_name_1(id INT PRIMARY KEY, c CHAR(10));
CREATE TABLE schema_a.table_name_2(id INT PRIMARY KEY);

默認有一個根目錄，目錄名叫sql，包含所有SQL層用到的所有鍵，下層目錄叫做data，用于區(qū)數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)。再下層目錄叫做table，用于區(qū)分表內(nèi)容和序列數(shù)據(jù)（sequence data）。table目錄中的所有下一級的目錄均為邏輯庫（schema）的目錄，邏輯庫的下一級目錄為邏輯表（table）的目錄。

當(dāng)使用tuple序列化方式時，一行的數(shù)據(jù)被存儲為一個鍵值對，鍵由上面提到的目錄的“二進制前綴”，table在Table-Group中的位置和主鍵組成，值便是由這條記錄所有的列的進行序列化后的值。

例如：對上面兩張表插入幾條數(shù)據(jù)，對應(yīng)的SQL和對應(yīng)的鍵值對如下：

INSERT INTO schema_a.table_name_1 VALUES (1, "hello"), (2, "world");
INSERT INTO schema_a.table_name_2 VALUES (5);

簡單回答：能。

安全性上來說，不能。FoundationDB數(shù)據(jù)不僅僅包含數(shù)據(jù)層，修改目錄層的數(shù)據(jù)，很容易就會導(dǎo)致系統(tǒng)異常，例如缺少索引，缺少約束，缺少數(shù)據(jù)可元信息的驗證。

CockroachDB中每個表都必須有主鍵，如果沒有的話，默認也要生成一個。和FoundationDB一樣，所有的表都會被映射為KV數(shù)據(jù)庫中的鍵前綴。

每一列或者列族（column family）在KV數(shù)據(jù)庫中，都會被序列化成一個值，并且作為KV數(shù)據(jù)庫中的后綴。

例如：

在mydb下面創(chuàng)建表customers，包含兩個列，一個列是name，一個列是URL，cockroach會在數(shù)據(jù)庫中存儲如下的schema信息：

數(shù)據(jù)庫mydb的id是51，表customer的id是42，列address的id是69，列url的id是66。

和FoundationDB不通，cockroachDB中一個鍵值對存儲的是一條記錄中某一列的值。

前綴/51/42，表示mydb庫的customer表，/Apple表示主鍵值為Apple，/66和/69表示對應(yīng)的列。

TiDB沒有給出具體的方案，但是給出了一個大概的方案：

INSERT INTO user VALUES (1, "bob", "huang@pingcap.com");

INSERT INTO user VALUES (2, "tom", "tom@pingcap.com");

鍵存儲的是表名+索引，值存儲的是該條記錄所有列的內(nèi)容。

RDBMS映射到KV比較簡單，基本為：

KV中的鍵：唯一ID，通常能定位到一條記錄，或者一條記錄中的一個字段。但是，通常會映射、壓縮。
KV中的值：對應(yīng)序列化后的一條記錄，或者一條記錄中的一個字段。

另外，KV數(shù)據(jù)庫中不僅僅存儲著表的內(nèi)容，還會存儲著優(yōu)化后的索引等許多東西。