MongoDB--三、儲存引擎

名詞解析：

page：作業系統頁面檔案，磁碟資料組成單位

checkpoint：

3.1、mongoDB儲存引擎檢視

mongoDB3.2版本之後選擇了wiredTiger作為預設儲存引擎（不是inMemory引擎），檢視資料庫儲存引擎語句如下：

db.serverStatus()

3.2、儲存引擎解析

官網：http://source.wiredtiger.com/2.0.1/

wiredTiger通過Btree管理資料，B樹的資料結構如下圖。

按4照Mongodb預設的配置，WiredTiger的寫操作會先寫入Cache，並持久化到WAL(Write ahead log)，每60s或log檔案達到2GB時會做一次Checkpoint，將當前的資料持久化，產生一個新的快照。Wiredtiger連線初始化時，首先將資料恢復至最新的快照狀態，然後根據WAL恢復資料，以保證儲存可靠性。

（1）Wiredtiger的Cache採用Btree的方式組織，每個Btree節點為一個page，root page是btree的根節點，internal page是btree的中間索引節點，leaf page是真正儲存資料的葉子節點；btree的資料以page為單位按需從磁碟載入或寫入磁碟。

（2）Wiredtiger採用Copy on write的方式管理修改操作（insert、update、delete），修改操作會先快取在cache裡，持久化時，修改操作不會在原來的leaf page上進行，而是寫入新分配的page，每次checkpoint都會產生一個新的root page。

（3）Checkpoint時，wiredtiger需要將btree修改過的PAGE都進行持久化儲存，每個btree對應磁碟上一個物理檔案，btree的每個PAGE以檔案裡的extent形式（由檔案offset + size標識）儲存，一個Checkpoit包含如下後設資料：

• root page地址，地址由檔案offset，size及內容的checksum組成

• alloc extent list地址，儲存從上次checkpoint起新分配的extent列表

• discard extent list地址，儲存從上次checkpoint起丟棄的extent列表

• available extent list地址，儲存可分配的extent列表，只有最新的checkpoint包含該列表

• file size 如需恢復到該checkpoint的狀態，將檔案truncate到file size即可

  (4) Mongodb裡一個典型的Wiredtiger資料庫儲存佈局大致如下：

$tree

.

├── journal

│   ├── WiredTigerLog.0000000003

│   └── WiredTigerPreplog.0000000001

├── WiredTiger

├── WiredTiger.basecfg

├── WiredTiger.lock

├── WiredTiger.turtle

├── admin

│   ├── table1.wt

│   └── table2.wt

├── local

│   ├── table1.wt

│   └── table2.wt

└── WiredTiger.wt

• WiredTiger.basecfg儲存基本配置資訊
• WiredTiger.lock用於防止多個程式連線同一個Wiredtiger資料庫
• table*.wt儲存各個tale（資料庫中的表）的資料
• WiredTiger.wt是特殊的table，用於儲存所有其他table的後設資料資訊
• WiredTiger.turtle儲存WiredTiger.wt的後設資料資訊
• journal儲存Write ahead log

一次Checkpoint的大致流程如下

對所有的table進行一次Checkpoint，每個table的Checkpoint的後設資料更新至WiredTiger.wt
對WiredTiger.wt進行Checkpoint，將該table Checkpoint的後設資料更新至臨時檔案WiredTiger.turtle.set
將WiredTiger.turtle.set重新命名為WiredTiger.turtle
上述過程如中間失敗，Wiredtiger在下次連線初始化時，首先將資料恢復至最新的快照狀態，然後根據WAL恢復資料，以保證儲存可靠性。

3.3、記憶體調整

官網1：https://docs.mongodb.com/v4.2/reference/configuration-options/#storage.wiredTiger.engineConfig.cacheSizeGB

官網2：https://docs.atlas.mongodb.com/sizing-tier-selection/

WiredTiger資料引擎記憶體快取限制，推薦大於8（GB）

storage:
	wiredTiger:
		engineConfig:
			cacheSizeGB: 8

官網：https://docs.mongodb.com/v4.2/reference/parameters/#param.maxIndexBuildMemoryUsageMegabytes

索引記憶體限制，推薦大於300（MB）

setParameter:
	maxIndexBuildMemoryUsageMegabytes: 300