mongodb中journal工作原理

先介绍一下Journal：

 

    journal文件在MongoDB中的作用相当于redo日志文件在oracle中的作用，它可以在即使服务器意外宕机的情况下，将数据库操作进行重演。

    在64位的机器上，2.0以上版本默认是开启了journal的，但是在32位机器上，或者2.0以下的版本中，默认是不开启journal的。所以在我的安装了2.4.3版本的32位机器上，每次启动mongodb都提示“warning: 32-bit servers don't have journaling enabled by default. Please use --journal if you want durability.”，所以我须要在启动mongodb时带上 --journal 参数；而在默认启动journal的机器上如果不想启动journal，则可以带上 --nojournal 参数。

    第一次启动带启用journal的服务前，通常磁盘上是没有journal file的，这时mongodb就会现在磁盘上为journal文件分配磁盘空间，这个过程会花比较长的时间（所以老师的视频演示中，第一次启动服务时花了很长的时间），在这段时间内服务是不可用的。如果想避免这个预分配动作也是可以的，就是从别的mongodb实例中拷贝一个已经预分配的文件，然后放到自己的journal路径中，这个预分配文件是不含数据的，因此是这种操作方式是安全的。另外，我在网上看到有人说如果采用ext4的文件系统，这个预分配的时间就会减小很多（据说ext4在ext3基础上性能的提高，比ext3在ext2基础上性能的提高要高不少），可惜我在尝试做这个实验时，尝试了几次把虚拟机CentOS上的ext3文件系统转为ext4都没有成功，所以最终放弃了这个实验，希望如果有人做了这个实验的话，将过程分享分享。

    默认情况下mongodb每100毫秒往journal文件中flush一次数据，不过这是在数据文件和journal文件处于同一磁盘卷上的情况，而如果数据文件和journal文件不在同一磁盘卷上时，默认刷新输出时间是30毫秒。不过这个毫秒值是可以修改的，可修改范围是2~300，值越低，刷新输出频率越高，数据安全度也就越高，但磁盘性能上的开销也更高。

    journal文件是以“j._”开头命名的，且是append only的，如果1个journal文件满了1G大小，mongodb就会新创建一个journal文件来使用，一旦某个journal文件所记载的写操作都被使用过了，mongodb就会把这个journal文件删除。通常在journal文件所在的文件夹下，只会存在2~3个journal文件，除非你使用mongodb每秒都写入大量的数据。而使用 smallfiles 这个运行时选项可以将journal文件大小减至128M大小。


Journal的工作原理：
    首先要知道在这个原理中，存在着两个file，两个view。两个file是 data file 和 journal file，两个view是 shared view 和 private view。两个file是对磁盘而言的，而两个view是对内存而言的，下面以图解的方式解释：

启动服务前：
 

启动服务后，MongoDB请求操作系统将Data file映射到Shared view，此时操作系统只管映射这个动作，并不将数据加载到Shared view中，而是由MongoDB在需要时再将数据进行加载到Shared view。
 

然后，MongoDB再请求操作系统将Shared view映射到Private view，之后MongDB对数据的读写操作都是直接操作的Private view：
 

如果发生了写操作：
 

Private view变脏以后，根据journalCommitInterval的设置，将在一定时间后将写操作往Journal file中复制，这个过程称为“group commit”：
 
Journal file中记录的是原生的操作（raw operation），这些原生的操作可以使MongoDB完成以下操作：
    对文档的插入/更新（document insertion/updates）
    对索引的修改（index modifications）
    对命名空间文件的修改（changes to the namespace files）
这些原生操作告诉了Journal file数据变化发生在Data file的什么位置。至此，MongoDB上发生的写事件可以被认为是安全的了，因为这些写操作已经被记录在了Journal file上，即使服务器掉电了，在下次启动MongoDB时，Journal file上的写操作将会被重演。

接下来，Journal file中记录的写操作会应用在Shared view上：
 

默认每隔60秒，MongoDB请求操作系统将Shared view刷新输出到Data file：
 
数据就被写入到数据文件了。这时MongoDB还会将Journal file中已输出到Data file的写操作删除掉（由于MongoDB在将Journal file中写操作放到Shared view时，是通过了一个前指针和一个后指针来操作的，所以MongoDB知道哪些写操作是被放到Shared view了的，哪些没有）。

最后，MongoDB还会例行地如一开始一样，将Shared view映射到Private view，以保持一致性（也是防止Private view变得太过于脏了）。
 

https://www.mongodb.com/blog/post/how-mongodbs-journaling-works