LevelDB

Bitcoin Core 中的 LevelDB

// blocks/index 的鍵值格式

// 區塊索引條目
// Key: 'b' + block_hash (33 bytes)
// Value: CDiskBlockIndex 序列化
interface BlockIndexEntry {
  version: number;
  height: number;
  status: number;        // 驗證狀態
  nTx: number;           // 交易數量
  nFile: number;         // blk*.dat 檔案編號
  nDataPos: number;      // 區塊在檔案中的位置
  nUndoPos: number;      // undo 數據位置
  header: BlockHeader;   // 區塊頭
}

// 檔案資訊
// Key: 'f' + file_number (5 bytes)
// Value: 檔案統計資訊
interface FileInfo {
  blocks: number;        // 區塊數量
  size: number;          // 檔案大小
  undoSize: number;      // undo 檔案大小
  heightFirst: number;   // 最低區塊高度
  heightLast: number;    // 最高區塊高度
  timeFirst: number;     // 最早時間戳
  timeLast: number;      // 最晚時間戳
}

// 最後一個區塊檔案編號
// Key: 'l' (1 byte)
// Value: 最後的檔案編號

// 重新索引標記
// Key: 'R' (1 byte)
// Value: 1 表示需要重新索引

// 區塊標誌
// Key: 'F' + flag_name
// Value: 布林值

// chainstate 的鍵值格式

// UTXO 條目
// Key: 'C' + txid (33 bytes)
// Value: 壓縮的 UTXO 數據
interface UTXOEntry {
  // Varint 編碼的高度和 coinbase 標誌
  // 最低位 = coinbase，其餘位 = height
  heightAndCoinbase: number;

  // 每個未花費輸出
  outputs: Array<{
    // Varint: 與上一個輸出的索引差
    // 0 = 輸出 0，1 = 輸出 1，...
    // 如果輸出已花費則跳過
    index: number;

    // 壓縮的金額（特殊編碼節省空間）
    amount: CompressedAmount;

    // 壓縮的腳本
    script: CompressedScript;
  }>;
}

// 最佳區塊哈希
// Key: 'B' (1 byte)
// Value: 32 字節區塊哈希

// 數據庫版本
// Key: 'D' + 'b' (2 bytes)
// Value: 版本號

// Obfuscation key
// Key: 14 bytes (固定)
// Value: XOR 混淆密鑰

LevelDB LSM-Tree 結構：

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│                    MemTable                          │
│            （記憶體中的寫入緩衝）                      │
│                  ↓ 滿了後刷新                         │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│                 Immutable MemTable                   │
│               （等待寫入磁碟）                         │
│                  ↓ 寫入                              │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│  Level 0: SSTable SSTable SSTable ...               │
│           （剛從 MemTable 刷新，可能重疊）             │
│                  ↓ 合併                              │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│  Level 1: SSTable SSTable SSTable ...               │
│           （已排序，不重疊）                           │
│                  ↓ 合併                              │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│  Level 2: SSTable SSTable SSTable SSTable ...       │
│                  ↓                                   │
│  ...更多層級...                                      │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

SSTable = Sorted String Table（已排序的字符串表）

讀寫特性

class ObfuscatedDB {
  private obfuscateKey: Buffer;

  constructor() {
    // 首次創建時生成隨機密鑰
    // 或從數據庫讀取現有密鑰
    this.obfuscateKey = this.getOrCreateKey();
  }

  write(key: Buffer, value: Buffer): void {
    const obfuscated = this.xor(value, this.obfuscateKey);
    this.db.put(key, obfuscated);
  }

  read(key: Buffer): Buffer {
    const obfuscated = this.db.get(key);
    return this.xor(obfuscated, this.obfuscateKey);
  }

  private xor(data: Buffer, key: Buffer): Buffer {
    const result = Buffer.alloc(data.length);
    for (let i = 0; i < data.length; i++) {
      result[i] = data[i] ^ key[i % key.length];
    }
    return result;
  }
}

# 數據庫位置
~/.bitcoin/blocks/index/    # 區塊索引
~/.bitcoin/chainstate/      # UTXO 集

# 檢查數據庫大小
du -sh ~/.bitcoin/blocks/index/
du -sh ~/.bitcoin/chainstate/

# 常見錯誤處理
# "Corruption: block checksum mismatch"
# "LevelDB read failure"
# → 通常需要 -reindex 或 -reindex-chainstate

# 重建區塊索引
bitcoind -reindex

# 僅重建 chainstate
bitcoind -reindex-chainstate

# 增加 dbcache 可以減少 LevelDB I/O
bitcoind -dbcache=4096