MongoDB Wiredtiger存储引擎实现原理——Copy on write的方式管理修改操作，Btree cache

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　　按照Mongodb默认的配置，WiredTiger的写操作会先写入Cache，并持久化到WAL(Write ahead log)，每60s或log文件达到2GB时会做一次Checkpoint，将当前的数据持久化，产生一个新的快照。Wiredtiger连接初始化时， 首先将数据恢复至最新的快照状态，然后根据WAL恢复数据，以保证存储可靠性。
　　

　　Wiredtiger的Cache采用Btree的方式组织，每个Btree节点为一个page，root
page是btree的根节点，internal page是btree的中间索引节点，leaf
page是真正存储数据的叶子节点；btree的数据以page为单位按需从磁盘加载或写入磁盘。
　　

　　Wiredtiger采用Copy on
write的方式管理修改操作（insert、update、delete），修改操作会先缓存在cache里，持久化时，修改操作不会在原来的leafpage上进行，而是写入新分配的page，每次checkpoint都会产生一个新的root page。

　　Checkpoint时，wiredtiger需要将btree修改过的PAGE都进行持久化存储，每个btree对应磁盘上一个物理文
件，btree的每个PAGE以文件里的extent形式（由文件offset +>

• root page地址，地址由文件offset，size及内容的checksum组成
  
• alloc extent list地址，存储从上次checkpoint起新分配的extent列表
  
• discard extent list地址，存储从上次checkpoint起丢弃的extent列表
  
• available extent list地址，存储可分配的extent列表，只有最新的checkpoint包含该列表
  file>
  

　　Mongodb里一个典型的Wiredtiger数据库存储布局大致如下：
　　

　　$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存储基本配置信息
  
• WiredTiger.lock用于防止多个进程连接同一个Wiredtiger数据库
  
• table*.wt存储各个tale（数据库中的表）的数据
  
• WiredTiger.wt是特殊的table，用于存储所有其他table的元数据信息
  
• WiredTiger.turtle存储WiredTiger.wt的元数据信息
  
• journal存储Write ahead log
  

　　一次Checkpoint的大致流程如下
　　对所有的table进行一次Checkpoint，每个table的Checkpoint的元数据更新至WiredTiger.wt
　　
对WiredTiger.wt进行Checkpoint，将该table Checkpoint的元数据更新至临时文件WiredTiger.turtle.set
　　
将WiredTiger.turtle.set重命名为WiredTiger.turtle
　　
上述过程如中间失败，Wiredtiger在下次连接初始化时，首先将数据恢复至最新的快照状态，然后根据WAL恢复数据，以保证存储可靠性。

参考资料

• Wiredtiger官方文档
  
• Mongodb internal
  
• Wiredtiger Block Manager Overview