本文圖片來自 Ricky Ho 的博文
MongoDB 構(gòu)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(nèi)至外的
架構(gòu)進行了剖析。本文截取了其文章中的幾張重點架構(gòu)示意圖片進行簡單描述。希望對大家有用。
MongoDB 數(shù)據(jù)文件內(nèi)部結(jié)構(gòu)
- MongoDB 在數(shù)據(jù)存儲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
- 同一個命名空間的數(shù)據(jù)被分成很多個 Extent，Extent 之間使用雙向鏈表連接
- 在每一個 Extent 中，保存了具體每一行的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也是通過雙向鏈接連接的
- 每一行數(shù)據(jù)存儲空間不僅包括數(shù)據(jù)占用空間，還可能包含一部分附加空間，這使得在數(shù)據(jù) update 變大后可以不移動位置
- 索引以 BTree 結(jié)構(gòu)實現(xiàn)
在 MongoDB 中實現(xiàn)事務(wù)
眾所周知，MongoDB 只支持對單行記錄的原子性修改，并不支持對多行數(shù)據(jù)的原子操作。但是通過上圖中的變態(tài)操作，實際你也可以自己實現(xiàn)事務(wù)。其步驟如圖所未：
- 第 1 步：先記錄一條事務(wù)記錄，將要修改的多行記錄的修改值寫到里面，并設(shè)置其狀態(tài)為 init（如果這時候操作中斷，那么在重新啟動時，會判斷到他處于 init 狀態(tài)，從而將其保存的多行修改操作應(yīng)用到具體的行上）
- 第 2 步：然后更新具體要修改的行，將剛才寫的事務(wù)記錄的標識寫到它的 tran 字段中
- 第 3 步：將事務(wù)記錄的狀態(tài)從 init 變成 pending（如果在這時候操作中斷，那么在重新啟動時，會判斷到它的狀態(tài)是 pending 的，這時候查看其所有對應(yīng)的多條要修改的記錄，如果其 tran 有值，那么就進行第 4 步，如果沒值，說明第 4 步已經(jīng)執(zhí)行過了，直接將其狀態(tài)從 pending 變成 commited 了就行）
- 第 4 步：將需要修改的多條記錄的相應(yīng)值修改了，并且 unset 掉之前的 tran 字段
- 第 5 步：將事務(wù)記錄那一條的狀態(tài)從 pending 變成 commited，事務(wù)完成
其實上面的步驟并不罕見，在支持事務(wù)的 DBMS 中，其事務(wù)原子性提交的保證大多都與上面類似。其實事務(wù)記錄的 tran 那條記錄，就類似于這些 DBMS 中的 redolog 一樣。
MongoDB 數(shù)據(jù)同步
上圖是 MongoDB 采用 Replica Sets 模式的同步流程
- 紅色箭頭表示寫操作寫到 Primary 上，然后異步同步到多個 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，用于判斷 Replica Sets 的狀態(tài)
分片機制
- MongoDB 的分片是指定一個分片 key 來進行，數(shù)據(jù)按范圍分成不同的 chunk，每個 chunk 的大小有限制
- 有多個分片節(jié)點保存這些 chunk，每個節(jié)點保存一部分的 chunk
- 每一個分片節(jié)點都是一個 Replica Sets，這樣保證數(shù)據(jù)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 在分片節(jié)點中分布不均衡時，會引發(fā) chunk 遷移操作
服務(wù)器角色
上面講了分片的標準，下面是具體在分片時的幾種節(jié)點角色 - 客戶端訪問路由節(jié)點 mongos 來進行數(shù)據(jù)讀寫
- config 服務(wù)器保存了兩個映射關(guān)系，一個是 key 值的區(qū)間對應(yīng)哪一個 chunk 的映射關(guān)系，另一個是 chunk 存在哪一個分片節(jié)點的映射關(guān)系
- 路由節(jié)點通過 config 服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)信息，通過這些信息，找到真正存放數(shù)據(jù)的分片節(jié)點進行對應(yīng)操作
- 路由節(jié)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
- 對于按分片 key 進行的查詢和 update 操作來說，路由節(jié)點會查到具體的 chunk 然后再進行相關(guān)的工作
- 對于不按分片 key 進行的查詢和 update 操作來說，mongos 會對所有下屬節(jié)點發(fā)送請求然后再對返回結(jié)果進行合并
更多詳細內(nèi)容請看原文：MongoDB Architecture
posted on 2012-12-19 11:52
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