由于互联网的飞速发展,数据规模呈爆炸式增长,海量数据的存储与管理给数据库系统带来了严峻的挑战,单机数据库已经无法应对。传统关系型数据库由于其关系模型和ACID特性,不适合在分布式环境运行。No SQL数据库应运而生,它舍弃了关系型数据库的很多限制,强调可扩展性和可用性,支持超大规模数据的存储与管理。本文基于键值型No SQL数据库Level DB,并与数据一致性算法Raft、数据分片和负载均衡相结合,设计并实现基于Level DB的分布式数据库。本文的主要工作包括:1、修改Raft算法读取策略,将只允许从Leader读取修改为允许从Follower读取,减轻Leader负担,在读负载远远大于写负载时增加读取吞吐量,减少请求平均延迟;增加预选举机制,在发起正式选举之前首先发起预选举,只有收到大多数的回复之后才正式发起选举。解决Raft算法在网络分区时可能出现的对已提交日志丢弃问题。2、实现基于关键字区间分布的数据分布功能,为顺序读写提供友好地支持;实现负载均衡功能,通过分区拆分、分区迁移,动态地调整系统负载;添加中间层,实现在单个存储实例上为多个用户提供逻辑独立的存储空间。3、设计并实现原型系统DLevel。该系统具备基本的增删改查功能,具有良好的可用性、可扩展性及可靠性。最后对实现的系统进行全面的测试,包括读写功能测试、数据同步功能测试、负载均衡功能测试、读写性能测试和网络性能测试。测试结果表明DLevel的功能符合预期,性能与同类型开源数据库Ti KV、Pegasus相差不大,与Level DB相比也有一定程序的提升,已经达到较高的性能。对网络性能测试表明网络模块在并发场景下拥有良好的处理能力。