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guoling edited this page Sep 19, 2018 · 2 revisions

MMKV 原理

内存准备

通过 mmap 内存映射文件,提供一段可供随时写入的内存块,App 只管往里面写数据,由操作系统负责将内存回写到文件,不必担心 crash 导致数据丢失。

数据组织

数据序列化方面我们选用 protobuf 协议,pb 在性能和空间占用上都有不错的表现。考虑到我们要提供的是通用 kv 组件,key 可以限定是 string 字符串类型,value 则多种多样(int/bool/double 等)。要做到通用的话,考虑将 value 通过 protobuf 协议序列化成统一的内存块(buffer),然后就可以将这些 KV 对象序列化到内存中。

message KV {
	string key = 1;
	buffer value = 2;
}

-(BOOL)setInt32:(int32_t)value forKey:(NSString*)key {
	auto data = PBEncode(value);
	return [self setData:data forKey:key];
}

-(BOOL)setData:(NSData*)data forKey:(NSString*)key {
	auto kv = KV { key, data };
	auto buf = PBEncode(kv);
	return [self write:buf];
}

写入优化

标准 protobuf 不提供增量更新的能力,每次写入都必须全量写入。考虑到主要使用场景是频繁地进行写入更新,我们需要有增量更新的能力:将增量 kv 对象序列化后,直接 append 到内存末尾;这样同一个 key 会有新旧若干份数据,最新的数据在最后;那么只需在程序启动第一次打开 mmkv 时,不断用后读入的 value 替换之前的值,就可以保证数据是最新有效的。

空间增长

使用 append 实现增量更新带来了一个新的问题,就是不断 append 的话,文件大小会增长得不可控。例如同一个 key 不断更新的话,是可能耗尽几百 M 甚至上 G 空间,而事实上整个 kv 文件就这一个 key,不到 1k 空间就存得下。这明显是不可取的。我们需要在性能和空间上做个折中:以内存 pagesize 为单位申请空间,在空间用尽之前都是 append 模式;当 append 到文件末尾时,进行文件重整、key 排重,尝试序列化保存排重结果;排重后空间还是不够用的话,将文件扩大一倍,直到空间足够。

-(BOOL)append:(NSData*)data {
	if (space >= data.length) {
		append(fd, data);
	} else {
		newData = unique(m_allKV);
		if (total_space >= newData.length) {
			write(fd, newData);
		} else {
			while (total_space < newData.length) {
				total_space *= 2;
			}
			ftruncate(fd, total_space);
			write(fd, newData);
		}
	}
}

数据有效性

考虑到文件系统、操作系统都有一定的不稳定性,我们另外增加了 crc 校验,对无效数据进行甄别。在 iOS 微信现网环境上,我们观察到有平均约 70万日次的数据校验不通过。

Android 多进程访问

将 MMKV 迁移到 Android 平台之后,很多同事反馈需要支持多进程访问——这在之前是没有考虑过的(因为 iOS 不支持多进程),需要进行全盘的设计和仔细的实现。具体设计与实现参见 Android 多进程设计与实现

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