H2 数据库 MVStore 与 Regular 存储引擎对比

• 背景
• 两条并行的存储栈
• 存储实现
  • ① MVStore 栈
  • ② PageStore 栈
• 平行对应关系
  • ① 表层
  • ② 事务层
  • ③ 存储引擎层
  • ④ 逻辑数据结构层
  • ⑤ 文件 I/O 层
• 核心差异总结
• 总结

在深入阅读 H2 数据库源码时，会发现内部存在两套完全独立的存储实现——MVStore 和 PageStore。

初次接触时容易混淆：同名类 FileStore 为何分布在不同包下？MVMap 和 Page 又是什么关系？

本文通过层级对照的方式，将两条并行的存储栈拉平对比，帮助建立起清晰的结构认知。MVStore 为默认引擎，采用 MVCC 机制；Regular 对应传统的 PageStore 栈。

背景

Database 在启动时根据配置决定走哪条存储栈，MVStore 为当前默认选项：

// @see org.h2.engine.Database#open
// 依据配置 MV_STORE 决定使用哪套引擎
if (dbSettings.mvStore) {
    // 走 MVStore 栈（新）
} else {
    // 走 PageStore 栈（旧）
}

🎈 两套栈互不混用，表引擎、存储层、文件 I/O 全是独立实现。理解这一点，就不会再把 org.h2.mvstore.FileStore 和 org.h2.store.FileStore 搞混了。

两条并行的存储栈

graph TB
    DB["Database 数据库引擎"]
    DB -->|MVCC/默认| MVStack["MVStore 栈"]
    DB -->|传统| PSStack["PageStore 栈"]

    subgraph MVStack["MVStore 存储栈 (新)"]
        MVTable["MVTable extends TableBase"]
        MVTable --> MVStore["MVStore 存储引擎"]
        MVTable --> TxStore["TransactionStore 事务层"]
        MVStore --> MVMap["MVMap 有序 K-V 树"]
        MVStore --> MVFileStore["mvstore.FileStore"]
        MVMap --> MVPage["mvstore.Page"]
    end

    subgraph PSStack["PageStore 存储栈 (旧)"]
        RegularTable["RegularTable extends TableBase"]
        RegularTable --> PageStore["PageStore 存储引擎"]
        PageStore --> PSFileStore["store.FileStore"]
        PageStore --> PSPage["store.Page 固定页"]
    end

⚠️ 关键点：org.h2.mvstore.FileStore 和 org.h2.store.FileStore 是两个不同的类，分属两套栈，互不相关。

存储实现

① MVStore 栈

// MVMap 属于 MVStore
public class MVMap<K, V> {
    MVStore store;
}

// MVStore 管理多个 MVMap
public class MVStore {
    ConcurrentHashMap<Integer, MVMap<?, ?>> maps;
    FileStore fileStore;        // 底层 I/O
    MVMap<String, String> meta; // 元信息 map
}

// MVTable 持有 TransactionStore
public class MVTable extends TableBase {
    TransactionStore store;
    // 主键/索引数据落在若干 MVMap 上
}

核心关系：

• MVMap.store → 每个 MVMap 属于一个 MVStore
• MVStore.maps → 一个 MVStore 管理多个 MVMap
• MVStore.fileStore → MVStore 持有一个 mvstore.FileStore 做底层 I/O
• MVStore.meta → 特殊的 MVMap<String,String> 记录所有 map 的元信息
• MVTable.store → MVTable 持有 TransactionStore，后者包装 MVStore

② PageStore 栈

// RegularTable 的索引持有 PageStore
public class PageDataIndex extends Index {
    PageStore store;
}

public class PageStore {
    FileStore file;  // store.FileStore，与 mvstore.FileStore 不同
}

// Database 整库共享一个 PageStore 实例
public class Database {
    PageStore pageStore;
}

核心关系：

• RegularTable 的索引（PageDataIndex、PageBtreeIndex）持有 PageStore
• PageStore.file → PageStore 持有一个 store.FileStore
• Database.pageStore → 整库共享一个 PageStore 实例

平行对应关系

graph LR
    subgraph L1["表层"]
        A1["RegularTable"]
        B1["MVTable"]
    end
    subgraph L2["事务层"]
        B2["TransactionStore"]
    end
    subgraph L3["存储引擎层"]
        A3["PageStore"]
        B3["MVStore"]
    end
    subgraph L4["逻辑数据结构层"]
        A4["store.Page 固定页 B-Tree"]
        B4["MVMap + mvstore.Page"]
    end
    subgraph L5["文件 I/O 层"]
        A5["store.FileStore"]
        B5["mvstore.FileStore"]
    end

    A1 --> A3 --> A4 --> A5
    B1 --> B2 --> B3 --> B4 --> B5

① 表层

• RegularTable vs MVTable：均继承 TableBase，对应传统表与 MVCC 表。

② 事务层

• MVTable 通过 TransactionStore 支持 MVCC；RegularTable 直接耦合在 PageStore 中，没有独立事务层。

③ 存储引擎层

• PageStore 和 MVStore 是两套核心引擎，分别服务各自的上层表。

④ 逻辑数据结构层

• PageStore 侧使用 store.Page 固定页 B-Tree；
• MVStore 侧使用 MVMap（有序 K-V 树），内部节点为 mvstore.Page。

⑤ 文件 I/O 层

• store.FileStore 和 mvstore.FileStore 同名不同类，各自只服务本栈。

核心差异总结

🎈 最关键的区别：MVMap 是 MVStore 独有的中间层。MVStore 是“多个 MVMap 的容器”，每张 MVTable 的数据/索引就是若干 MVMap；PageStore 侧没有这层，直接用固定页 B-Tree 索引。

🎈 RegularTable 有完整的 MVCC 事务语义，包括读己之写、隐藏其他事务未提交数据、写写冲突检测、提交与回滚；只是底层仍受 PageStore 全局同步与内存 undoLog 的限制，不如 MVTable 的 MVStore 原生 MVCC。

总结

• PageStore（传统） 栈：RegularTable→PageStore→store.FileStore
• MVStore 栈实现：MVTable→(TransactionStore)→MVStore→mvstore.FileStore
• MVMap 是 MVStore 独有的中间层，理解这点就能区分两套引擎的核心设计差异
• FileStore 同名不同类，各自只服务本栈，是最底层的文件读写封装