Split-LSM-Tree: 基于动态树分裂的高性能键值存储系统
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Split-LSM-Tree: High-performance Key-value Storage System Based on Dynamic Tree Splitting
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    摘要:

    基于日志结构合并树 (log-structured merge-tree, LSM-tree) 的键值存储系统采用分层架构, 层级越多, 读写放大问题越严重. 针对这一问题, 本文提出一种优化的键值存储引擎Split-LSM-Tree. 该引擎将单个LSM-tree动态分割为子树森林, 从而有效降低子树深度. 系统通过负载感知的自适应机制精准触发分裂, 并结合非阻塞分裂算法与I/O优化策略, 在实现子树分裂的同时, 可以保障前台读写操作的连续性. 实验结果表明, 与广泛应用的LevelDB和RocksDB相比, Split-LSM-Tree的写放大系数分别降低了25.7%与18.1%, 写吞吐量分别提升至2.9倍与2.4倍; 在YCSB典型负载下, 其综合吞吐量较键值分离引擎WiscKey最高提升30%.

    Abstract:

    Key-value (KV) storage systems based on log-structured merge-tree (LSM-tree) architectures are organized hierarchically, where an increasing number of levels exacerbates read and write amplification. To address this issue, this study proposes Split-LSM-Tree, an optimized KV storage engine that dynamically partitions a single LSM-tree into a forest of sub-trees, thus effectively reducing the sub-tree depth. Specifically, a load-aware adaptive mechanism is designed to precisely trigger splitting. Furthermore, a non-blocking split algorithm combined with I/O optimizations ensures uninterrupted front-end read and write operations during splitting. Experimental results show that Split-LSM-Tree reduces write amplification by 25.7% and 18.1% compared to LevelDB and RocksDB, respectively, while increasing write throughput by 2.9× and 2.4×. Under typical YCSB workloads, its overall throughput is improved by up to 30% compared with the KV-separated engine WiscKey.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

曹宇昂,郭帆,朱文喆,李永坤. Split-LSM-Tree: 基于动态树分裂的高性能键值存储系统.计算机系统应用,,():1-10

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  • 收稿日期:2026-01-25
  • 最后修改日期:2026-02-14
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  • 在线发布日期: 2026-07-17
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