MongoDB数据文件内部结构 (MongoDB Storage Internal)

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以下我做了一点注释

MongoDB数据文件内部结构

作者：nosqlfan on 星期一, 十二月 5, 2011 · 7条评论 【阅读：5,033 次】 

有人在Quora上提问：MongoDB数据文件内部的组织结构是什么样的。随后10gen的工程师Jared Rosoff出来做了简短的回答。

每一个数据库都有自己独立的文件(不是一个)。如果你开启了directoryperdb选项，那你每个库的文件会单独放在一个文件夹里。

数据库文件在内部会被切分成单个的块，每个块只保存一个名字空间的数据。在MongoDB中，名字空间用于区分不同的存储类别。比如每个collection有一个独立的名字空间，每个索引也有自己的名字空间。

在一个块中，会保存多条记录，每条记录是BSON格式的，记录与记录之间通过双向链表进行连接。（因为是MMAP，所以文件是内存的映射)

索引数据也存在数据文件中，不过索引是被组织成B Tree结构，而不是双向链表。

对每个数据库，有一个命名空间文件，用于保存每个名字空间对应的元数据。我们通过查询这些元数据来找到对应的名字空间的存储块位置。

如果你开启了jorunaling日志，那么还会有一些文件存储着你所有的操作记录。

下面图片摘自10gen工程师Mathias Stearn在MongoSV2011大会上的发言稿，手绘的数据文件结构。

1.每个数据库有相应的数据文件和命名空间文件

2.数据文件从16MB开始，新的数据文件比上一个文件大一倍，最大为2GB

3.文件使用MMAP进行内存映射，会将所有数据文件映射到内存中，但是只是虚拟内存，只有访问到这块数据时才会交换到物理内存。

4.(32位机中)MongoDB的数据文件映射到内存表中的位置

5.使用32位机器的话，内存地址最大可以标识4GB内存

6.但是在32位机器上，4GB内存会有1GB被内核战用，大约0.5GB会用于mongod进程的stack空间，只剩下大约2.5GB可用于映射数据文件。

7.在64位机器上则最多可以表示128TB的空间

8.每个数据文件会被分成一个一个的数据块(用于存储数据)，块与块之间用双向链表连接

(肿么还有个接地线？)

9.在名字空间文件(数据库名.ns)中，保存的是一个hash table，保存了每个名字空间的存储信息元数据(NamespaceDetails)，包括其:大小，块数，第一块位置，最后一块位置，被删除的块的链表以及索引信息

10.这些位置通过DiskLoc数据结构[A pointer to a location on disk]进行存储，存储了数据文件编号和块在文件中的位置

11.对每一个块(Extent)来说，其头部包含了一些块的元数据:

• 比如自己的位置(myLoc,8B=DiskLoc[ation])，
• 上一个和下一个块的位置(Extent's DiskLoc[ation])
• 以及块中第一条和最后一条记录[record]的位置指针(offset 4B,块中地内部偏移都是4B大小)。
• (length with Headers,整个Extent的大小) 
• 剩下的部分用于存储具体的数据[record中包括extentOfs，record本身的偏移，next,pre,data]，具体数据之间也是通过双向链接来进行连接。

12.下面是B Tree的存储结构和工作原理