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深入了解MongoDB是如何存储数据的(深入了解工作优势怎么回答)

发布时间：2024-01-29

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前言

本文主要介绍了关于MongoDB存储数据的相关内容，分享出来供大家参考学习，下面来一起看看详细的介绍：

想要深入了解MongoDB如何存储数据之前，有一个概念必须清楚，那就是Memeory-Mapped Files。

Memeory-Mapped Files

下图展示了数据库是如何跟底层系统打交道的。

内存映射文件是OS通过mmap在内存中创建一个数据文件，这样就把文件映射到一个虚拟内存的区域。虚拟内存对于进程来说，是一个物理内存的抽象，寻址空间大小为2^ 操作系统通过mmap来把进程所需的所有数据映射到这个地址空间(红线)，然后再把当前需要处理的数据映射到物理内存(灰线) 当进程访问某个数据时，如果数据不在虚拟内存里，触发page fault，然后OS从硬盘里把数据加载进虚拟内存和物理内存如果物理内存满了，触发swap-out操作，这时有些数据就需要写回磁盘，如果是纯粹的内存数据，写回swap分区，如果不是就写回磁盘。

MongoDB的存储模型

有了内存映射文件，要访问的数据就好像都在内存里面，简单化了MongoDB访问和修改数据的逻辑 MongoDB读写都只是和虚拟内存打交道，剩下都交给OS打理虚拟内存大小=所有文件大小+其他一些开销(连接，堆栈) 如果journal开启，虚拟内存大小差不多翻番使用MMF的好处1：不用自己管理内存和磁盘调度2：LRU策略3：重启过程中，Cache依然在。使用MMF的坏处1：RAM使用会受磁盘碎片的影响，高预读也会影响2：无法自己优化调度算法，只能使用LRU

磁盘上的文件是有extent构成，分配集合空间的时候也是以extent为单位进行分配的一个集合有一个或者多个etent ns文件里面命名空间记录指向那个集合的第一个extent

数据文件与空间分配

当创建数据库时(其实MongoDB没有显式创建数据库的方法，在向数据库中的集合写入数据时会自动创建该数据库)，MongoDB会在磁盘上分配一组数据文件，所有集合，索引和数据库的其他元数据都保存在这些文件里。数据文件被放在启动时指定的dbpath里，默认放入/data/db下面。典型的一个文件组织结构如下：

mongod.lock中存储了服务器的进程ID，是一个进程锁定文件。数据文件是依据所属的数据库命名的。 test.ns是第一个生成的文件(ns扩展名就是namespace的意思)，数据库中的每个集合和索引都有自己的命名空间，每个命名空间的元数据都存放在这个文件里。默认情况下，.ns文件大小固定在MB，大约可以存储个命名空间。也就是说数据库中的索引和集合总数不能超过，该值可以通过mongod的?nssize选项进行定制。像test.0这样以0开始的整数结尾的文件就是集合和索引数据文件。刚开始的时候，即使只有一条数据，MongoDB也会预分配几个文件，这种预分配的做法，能让数据尽可能连续存储，减少磁盘碎片。在像数据库添加数据时，MongoDB会分配更多的数据文件。每个新数据文件的大小都是上一个已分配文件的两倍(M->M->M)，直到预分配文件大小的上限2G。此处基于一个假设，如果总数据大小呈恒定速率增长，应该逐渐增加数据文件分配的空间。当然这个预分配策略也是可以通过?noprealloc关掉，但是不建议在production环境下使用。默认的local数据库，该数据库不参与replication。当mongod是一个副本集的成员时，在local数据库中就有一个叫做oplog.rs的预分配的capped集合，预分配的大小为磁盘空间的5%。这个大小可以通过?oplogSize进行调整。oplog主要用于副本集Primary和Secondary成员见的replication，它的大小限制了两个副本集之间，在重新完全同步之前，允许多长时间不同步。 journal目录，journal功能2.4版本默认是开启的。可以使用db.stats()来确认已使用空间和已分配空间。