键值存储系统已成为数据中心的软件基础设施,有着非常广泛的用途。新型非易失性存储器（Non-Volatile Memory,NVM）拥有静态能耗低、存储密度高、字节可寻址以及非易失性等优点,对于优化键值存储系统产生了重要意义。LSM树（LogStructured Merge-Tree）作为广泛应用的键值存储结构,存在数据序列化及反序列化开销大、写停等及写放大等问题。研究基于LSM树的持久内存键值存储系统以充分利用新型NVM设备特性提高系统性能,并满足应用Qo S的需求具有重要价值。基于LSM树的持久内存键值存储系统（Mio DB）充分利用了NVM字节可寻址的特性,修改了LSM树中存储键值对的传统SSTable（Sorted Strings Table）存储结构,使用字节可寻址的跳表作为新的持久化数据存储结构,并把所有键值数据保存在NVM中。Mio DB提出了四个新的设计来支持持久内存键值存储系统高效地读写与合并操作:首先,Mio DB为持久跳表设计了快速转储算法,有效减少了转储过程中的数据拷贝次数,消除了数据序列化的开销。同时,基于NVM的字节可寻址特性,Mio DB可以直接查询NVM中的持久跳表,消除了反序列化的开销。第二,为了解决LSM树写放大问题,Mio DB提出了零拷贝合并算法,利用指针修改完成键值数据合并,尽可能复用原数据,避免传统合并方法中的大量数据拷贝,提升了合并效率。第三,Mio DB通过在NVM中设立无容量限制的弹性缓冲,配合快速转储和零拷贝合并算法,大幅增加了系统吞吐量,有效缓解传统LSM树写停等的问题。最后,Mio DB通过设立数据仓库、增大LSM树层数以及使用可合并的布隆过滤器等方法来优化键值存储系统的读性能。实验结果表明,相较于最新的基于NVM的LSM树键值存储系统Nove LSM和Matrix KV,Mio DB的键值访问长尾延迟分别降低了17.1倍和21.7倍,同时写吞吐率分别上升了8.3倍和2.5倍。此外,在写密集型工作负载下,Mio DB的写放大倍率相比Nove LSM和Matrix KV分别降低了5.0倍和4.9倍。