文章目錄
- MongoDB資料檔案內部結構
- 在MongoDB中實現事務
- MongoDB資料同步
- 分區機制
- 伺服器角色
本文圖片來自Ricky Ho的博文MongoDB構架（MongoDB Architecture），這是個一聽就感覺很寬泛的話題，但是作者在文章中確實對MongoDB由內至外的架構進行了剖析。本文截取了其文章中的幾張重點架構片進行簡單描述。希望對大家有用。
MongoDB資料檔案內部結構
- MongoDB在資料存放區上按命名空間來劃分，一個collection是一個命名空間，一個索引也是一個命名空間
- 同一個命名空間的資料被分成很多個Extent，Extent之間使用雙向鏈表串連
- 在每一個Extent中，儲存了具體每一行的資料，這些資料也是通過雙向連結串連的
- 每一行資料存放區空間不僅包括資料佔用空間，還可能包含一部分附加空間，這使得在資料update變大後可以不移動位置
- 索引以BTree結構實現
在MongoDB中實現事務
眾所周知，MongoDB只支援對單行記錄的原子性修改，並不支援對多行資料的原子操作。但是通過中的變態操作，實際你也可以自己實現事務。其步驟所未：
- 第1步：先記錄一條事務記錄，將要修改的多行記錄的修改值寫到裡面，並設定其狀態為init（如果這時候操作中斷，那麼在重新啟動時，會判斷到他處於init狀態，從而將其儲存的多行修改操作應用到具體的行上）
- 第2步：然後更新具體要修改的行，將剛才寫的事務記錄的標識寫到它的tran欄位中
- 第3步：將事務記錄的狀態從init變成pending（如果在這時候操作中斷，那麼在重新啟動時，會判斷到它的狀態是pending的，這時候查看其所有對應的多條要修改的記錄，如果其tran有值，那麼就進行第4步，如果沒值，說明第4步已經執行過了，直接將其狀態從pending變成commited了就行）
- 第4步：將需要修改的多條記錄的相應值修改了，並且unset掉之前的tran欄位
- 第5步：將事務記錄那一條的狀態從pending變成commited，事務完成
其實上面的步驟並不罕見，在支援事務的DBMS中，其事務原子性提交的保證大多都與上面類似。其實事務記錄的tran那條記錄，就類似於這些DBMS中的redolog一樣。
MongoDB資料同步
是MongoDB採用Replica Sets模式的同步流程
- 紅色箭頭表示寫操作寫到Primary上，然後非同步同步到多個Secondary上
- 藍色箭頭表示讀操作可以從Primary或Secondary任意一個上讀
- 各個Primary與Secondary之間一直保持心跳同步檢測，用於判斷Replica Sets的狀態
分區機制
- MongoDB的分區是指定一個分區key來進行，資料按範圍分成不同的chunk，每個chunk的大小有限制
- 有多個分區節點儲存這些chunk，每個節點儲存一部分的chunk
- 每一個分區節點都是一個Replica Sets，這樣保證資料的安全性
- 當一個chunk超過其限制的最大體積時，會分裂成兩個小的chunk
- 當chunk在分區節點中分布不均衡時，會引發chunk遷移操作
伺服器角色
上面講了分區的標準，下面是具體在分區時的幾種節點角色
- 用戶端訪問路由節點mongos來進行資料讀寫
- config伺服器儲存了兩個映射關係，一個是key值的區間對應哪一個chunk的映射關係，另一個是chunk存在哪一個分區節點的映射關係
- 路由節點通過config伺服器擷取資料資訊，通過這些資訊，找到真正存放資料的分區節點進行對應操作
- 路由節點還會在寫操作時判斷當前chunk是否超出限定大小，如果超出，就分列成兩個chunk
- 對於按分區key進行的查詢和update操作來說，路由節點會查到具體的chunk然後再進行相關的工作
- 對於不按分區key進行的查詢和update操作來說，mongos會對所有下屬節點發送請求然後再對返回結果進行合并
更多詳細內容請看原文：MongoDB Architecture
