Journaling日志機制

運行MongoDB如果開啟了journaling日志功能，MongoDB先在內存保存寫操作，并記錄journaling日志到磁盤，然后才會把數據改變刷入到磁盤上的數據文件。為了保證journal日志文件的一致性，寫日志是一個原子操作。本文將討論MongoDB中journaling日志的實現機制。

Journal日志文件

如果開啟了journal日志功能，MongoDB會在數據目錄下創建一個journal文件夾，用來存放預寫重放日志。同時這個目錄也會有一個last-sequence-number文件。如果MongoDB安全關閉的話，會自動刪除此目錄下的所有文件，如果是崩潰導致的關閉，不會刪除日志文件。在MongoDB進程重啟的過程中，journal日志文件用于自動修復數據到一個一致性的狀態。

journal日志文件是一種往文件尾不停追加內容的文件，它命名以j._開頭，后面接一個數字（從0開始）作為序列號。如果文件超過1G大小，MongoDB會新建一個journal文件j._1。只要MongoDB把特定日志中的所有寫操作刷入到磁盤數據文件，將會刪除此日志文件。因為數據已經持久化，不再需要用它來重放恢復數據了。journal日志文件一般情況下只會生成兩三個，除非你每秒有大量的寫操作發生。

如果你需要的話，你可以使用storage.smallFiles參數來配置journal日志文件的大小。比如配置為128M。

Journaling機制的存儲視圖

Journaling功能用到了MongoDB存儲層數據集內部的兩個視圖。

shared視圖保存數據修改操作，用于刷入到磁盤數據文件。shared視圖是MongoDB中唯一訪問磁盤數據文件的視圖。mongod進程請求操作系統把磁盤數據文件映射到虛擬內存的shared視圖。操作系統只是映射數據與內存關系，并不馬上加載數據到內存。當查詢需要的時候，才會加載數據到內存，即按需加載。

private視圖存儲用于查詢操作的數據。同時private視圖也是MongoDB執行寫操作的第一個地方。一旦journal日志提交完成，MongoDB會復制private視圖中的改變到shared視圖，再通過shared視圖將數據刷入到磁盤數據文件。

journal視圖是一個用來保證新的寫操作的磁盤視圖。當MongoDB在private視圖執行完寫操作后，在數據刷入磁盤之前，會先記錄journal日志。journal日志保證了持久性。如果mongod實例在數據刷入磁盤之前崩潰，重啟過程中journal日志會重放并寫入shared視圖，最終刷入磁盤持久化。

Journaling如何紀錄寫操作

MongoDB采用group commits方式將寫操作批量復制到journal日志文件中。group commits提交方式能夠最小化journal日志機制對性能的影響。因此group commits方式在提交過程中必須阻塞所有寫入。commitIntervalMs參數可以用于配置日志提交的頻率，默認是100ms。

Journaling存儲以下原始操作：

• 文檔插入或更新
• 索引修改
• 命名空間文件元數據的修改
• 創建和者刪除數據庫或關聯的數據文件
</ul>

當發生寫操作，MongoDB首先寫入數據到內存中的private視圖，然后批量復制寫操作到journal日志文件。寫個journal日志實體來用描述寫操作改變數據文件的哪些字節。

MongoDB接下來執行journal的寫操作到shared視圖。此時，shared視圖與磁盤數據文件不一樣。

默認每60s鐘，MongoDB請求操作系統將shared視圖刷入到磁盤。使數據文件更新到最新的寫入狀態。如果系統內存資源不足的時候，操作系統會選擇以更高的頻率刷入shared視圖到磁盤。

MongoDB刷入數據文件完成后，會通知journal日志已經刷入。一旦journal日志文件只包含全部刷入的寫操作，不再用于恢復，MongoDB會將它刪除或者作為一個新的日志文件再次使用。

作為journaling機制的一部分，MongoDB會例行性請求操作系統重新將shared視圖映射到private視圖，為了節省物理內存。一旦發生重映射，操作系統能夠識別到可以在private視圖和shared視圖共享的內存頁映射。

小結

Journaling是MongoDB中非常重要的一項功能，類似于關系數據庫中的事務日志。Journaling能夠使MongoDB數據庫由于意外故障后快速恢復。MongoDB2.0版本后默認開啟了Journaling日志功能，mongod實例每次啟動時都會檢查journal日志文件看是否需要恢復。由于提交journal日志會產生寫入阻塞，所以它對寫入的操作有性能影響，但對于讀沒有影響。在生產環境中開啟Journaling是很有必要的。

</div> 來自：http://my.oschina.net/jockchou/blog/470388