随着互联网的高速发展,人们生活的各个方面都离不开互联网,人们在享受互联网带来便捷生活的同时,也使得互联网数据高速增长。如何快速查询和存储海量数据已成为人们研究的重点,这也使得NoSQL数据库快速发展。比较典型的NoSQL数据存储形式是键值存储,即一个键对应一个值。键值存储系统可以理解为一个可持久化的更大容量的哈希表。存储系统最重要的部分是存储引擎,本文研究了当前最流行的日志结构合并树(LSM-Tree)存储引擎。基于日志结构合并树的存储引擎核心思想是顺序写入,将修改的数据排序后保存在内存,达到一定规模后再将内存中修改的数据批量刷入磁盘,并且在写入过程中与之前已经存在的磁盘数据进行合并,合并的过程中丢弃掉旧的键值数据。日志结构合并树最大的问题就是合并操作产生的磁盘I/O开销,极大地影响了写性能,严重情况下写速度取决于合并速度。本文的研究目的就是解决日志结构合并树的写放大问题,提高合并效率,从而提升日志结构合并树的写入性能。与传统的日志结构合并树实现相比,本文通过增加一层索引层,并采用键值分开存储的方式。键的后面紧跟着的不再是值,而是指向值所在的地址,称其为值索引,以此避免值参与合并压缩操作,从而减少合并带来的磁盘I/O开销,提升合并速度。键值分开存储在牺牲一定读性能的前提下,大大减少了合并操作引起的磁盘I/O开销,极大地提高了写性能。本文基于日志结构合并树,采取了键值分离的存储方式,增加了索引层以及独特的旧数据回收算法,设计与实现了一个键值存储系统。并与基于传统的日志结构合并树的存储系统Leveldb进行读写性能对比,实验结果表明了本系统具有更好的写性能,特别是在值字节数较多以及写压力大的场景下,性能优势更加明显。