键值存储是现代存储系统的重要组成部分,由于LSM-tree数据结构针对磁盘的随机写做了优化,大幅度提升了键值存储系统的写性能,因此基于LSM-tree的键值存储成为主流。为了克服LSM-tree在读写操作中仍然产生较高的读写放大现象,进一步发展成为采用键值分离的键值存储系统。然而,采用键值分离的键值存储系统在更新密集型工作负载下会频繁的触发垃圾回收(GC)操作,导致其无法实现较高性能。针对上述问题,设计并实现了一个无需GC的键值分离存储系统,该系统通过对失效数据的有效管理,实现就地更新,从而消除存储过程中的垃圾回收操作,避免存储系统中有效数据的频繁重写,减少系统的写放大,提升系统的性能。首先,通过收集、管理和复用失效数据索引对失效数据实现就地更新、覆盖回收,去除GC过程,避免了由于GC而产生的开销。其次,实现失效索引管理模块,并通过构建生产者-消费者模型,对该模块进行优化,使其在系统中能够灵活高效的实现失效数据的管理、复用,为系统去除GC操作提供了基础保障。最后,通过逻辑设计为数据的就地更新写入方式提供了更新一致性的保证,同时通过增加、管理操作日志,实现了系统崩溃后的数据恢复,避免了数据丢失。测试表明,无需GC的键值分离存储系统可以有效减少系统写入量,在更新密集型工作负载下,相比于现有的键值分离的键值存储系统WiscKey和HashKV,本系统可以减少30%~50%的写入量,从而减小系统写放大。本系统去除了GC过程,使写性能得到了提升,同时,系统性能也不会受到预留空间大小和键值对数据大小的影响。