本文圖片來(lái)自 Ricky Ho 的博文
MongoDB 構(gòu)架（
MongoDB Architecture），這是個(gè)一聽(tīng)就感覺(jué)很寬泛的話(huà)題，但是作者在文章中確實(shí)對(duì) MongoDB 由內(nèi)至外的
架構(gòu)進(jìn)行了剖析。本文截取了其文章中的幾張重點(diǎn)架構(gòu)示意圖片進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。希望對(duì)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(chǔ)上按命名空間來(lái)劃分，一個(gè) collection 是一個(gè)命名空間，一個(gè)索引也是一個(gè)命名空間
- 同一個(gè)命名空間的數(shù)據(jù)被分成很多個(gè) Extent，Extent 之間使用雙向鏈表連接
- 在每一個(gè) 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(guò)雙向鏈接連接的
- 每一行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(dòng)位置
- 索引以 BTree 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)
在 MongoDB 中實(shí)現(xiàn)事務(wù)
眾所周知，MongoDB 只支持對(duì)單行記錄的原子性修改，并不支持對(duì)多行數(shù)據(jù)的原子操作。但是通過(guò)上圖中的變態(tài)操作，實(shí)際你也可以自己實(shí)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(xiě)到里面，并設(shè)置其狀態(tài)為 init（如果這時(shí)候操作中斷，那么在重新啟動(dòng)時(shí)，會(huì)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(xiě)的事務(wù)記錄的標(biāo)識(shí)寫(xiě)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(shí)候操作中斷，那么在重新啟動(dòng)時(shí)，會(huì)判斷到它的狀態(tài)是 pending 的，這時(shí)候查看其所有對(duì)應(yīng)的多條要修改的記錄，如果其 tran 有值，那么就進(jìn)行第 4 步，如果沒(méi)值，說(shuō)明第 4 步已經(jīng)執(zhí)行過(guò)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(shí)上面的步驟并不罕見(jiàn)，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(lèi)似。其實(shí)事務(wù)記錄的 tran 那條記錄，就類(lèi)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(xiě)操作寫(xiě)到 Primary 上，然后異步同步到多個(gè) Secondary 上
- 藍(lán)色箭頭表示讀操作可以從 Primary 或 Secondary 任意一個(gè)上讀
- 各個(gè) Primary 與 Secondary 之間一直保持心跳同步檢測(cè)，用于判斷 Replica Sets 的狀態(tài)
分片機(jī)制
- MongoDB 的分片是指定一個(gè)分片 key 來(lái)進(jìn)行，數(shù)據(jù)按范圍分成不同的 chunk，每個(gè) chunk 的大小有限制
- 有多個(gè)分片節(jié)點(diǎn)保存這些 chunk，每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存一部分的 chunk
- 每一個(gè)分片節(jié)點(diǎn)都是一個(gè) Replica Sets，這樣保證數(shù)據(jù)的安全性
- 當(dāng)一個(gè) chunk 超過(guò)其限制的最大體積時(shí)，會(huì)分裂成兩個(gè)小的 chunk
- 當(dāng) chunk 在分片節(jié)點(diǎn)中分布不均衡時(shí)，會(huì)引發(fā) chunk 遷移操作
服務(wù)器角色
上面講了分片的標(biāo)準(zhǔn)，下面是具體在分片時(shí)的幾種節(jié)點(diǎn)角色 - 客戶(hù)端訪(fǎng)問(wèn)路由節(jié)點(diǎn) mongos 來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)
- config 服務(wù)器保存了兩個(gè)映射關(guān)系，一個(gè)是 key 值的區(qū)間對(duì)應(yīng)哪一個(gè) chunk 的映射關(guān)系，另一個(gè)是 chunk 存在哪一個(gè)分片節(jié)點(diǎn)的映射關(guān)系
- 路由節(jié)點(diǎn)通過(guò) config 服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)信息，通過(guò)這些信息，找到真正存放數(shù)據(jù)的分片節(jié)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作
- 路由節(jié)點(diǎn)還會(huì)在寫(xiě)操作時(shí)判斷當(dāng)前 chunk 是否超出限定大小，如果超出，就分列成兩個(gè) chunk
- 對(duì)于按分片 key 進(jìn)行的查詢(xún)和 update 操作來(lái)說(shuō)，路由節(jié)點(diǎn)會(huì)查到具體的 chunk 然后再進(jìn)行相關(guān)的工作
- 對(duì)于不按分片 key 進(jìn)行的查詢(xún)和 update 操作來(lái)說(shuō)，mongos 會(huì)對(duì)所有下屬節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求然后再對(duì)返回結(jié)果進(jìn)行合并
更多詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)看原文：MongoDB Architecture
posted on 2012-12-19 11:52
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