MongoDBストレージエンジンの理解：WiredTiger Deep Dive

WiredTigerは、バージョン3.2以来、MongoDBのデフォルトストレージエンジンであり、高性能、スケーラビリティ、および最新の機能を提供します。 1.ドキュメントレベルのロックとMVCCを使用して、高い並行性を使用して、読み取りと書き込みを互いにブロックせずに進めることができます。 2。データはBツリーを使用して保存され、定期的なチェックポイント（デフォルトで60秒ごと）中にメモリ内の変更がディスクに洗い流され、チェックポイント後のログのみを再生することでクラッシュ回復が高速になります。 3.MVCCは一貫したスナップショットを保証するため、長期にわたるクエリは書き込みによってブロックされておらず、その逆も同様です。 4.内蔵圧縮（Snappy、Zlib、ZSTD）は、コレクションとインデックスの両方のストレージとI/Oを減らし、キャッシュ効率を改善します。 5。WiredTigerは、データ、インデックス、メタデータを保存する独自のキャッシュ（デフォルト：RAMから1GBの50％）を管理します。 6.書き込みログ（WAL）は、100msごとにFSYNC間隔を使用する前に記録することにより耐久性を保証します。 J：Trueは安全性のためにジャーナルの同期を保証しますが、J：False Tradyは耐久性を速度で取引します。 7.低メモリシステム（

MongoDBのパフォーマンスとスケーラビリティは、そのストレージエンジンに大きく依存しており、 WiredTigerはMongoDB 3.2以来のデフォルトです。 MongoDBの最新バージョンを使用している場合、WiredTigerをすでに使用している可能性があります。そのため、フードの下でどのように機能するかを理解することで、パフォーマンスの最適化、リソースの管理、問題のトラブルシューティングを支援できます。

WiredTigerを強力にしている理由と、舞台裏のデータをどのように処理するかを分解しましょう。

WiredTiegelとは何ですか、そしてそれが重要な理由

WiredTigerは、高い並行性と大きなデータセットを備えたワークロード用に設計された高性能でスケーラブルなストレージエンジンです。古いMMAPV1エンジンとは異なり、WiredTigerはドキュメントレベルの並行性制御、圧縮、クラッシュセーフの記述などの最新のデータベース機能をもたらします。

重要な利点：

• ドキュメントレベルのロック（vs. mmapv1のコレクションレベル）→より高い並行性
• スナップショットとMVCC（マルチバージョン並行性コントロール） →ブロックなしの一貫した読み取り
• 構成可能な圧縮→ストレージフットプリントの削減
• 書き込み式ロギング（WAL） →耐久性とクラッシュ回復

最新のハードウェア、特に複数のコアとSSDを備えたシステムに効率的にスケーリングするように構築されています。

WiredTigerの保存方法データ：Bツリーとチェックポイント

そのコアでは、WiredTigerはBツリー（バランスの取れたツリー）構造を使用して、ディスクとメモリのデータを整理します。

インメモリとディスク上の構造

• ドキュメントを挿入または更新すると、最初にメモリ内のBツリーに入ります。
• 耐久性のために、 WiredTigerログ（WAL）で変更が追跡されます。
• 定期的に、WiredTigerはチェックポイントを作成します。これは、ディスクに書き込まれたデータの一貫したスナップショットです。

これはつまり：

• 読み取りは、メモリ内のツリー（高速）または最後のチェックポイント（ディスク上）にアクセスできます。
• WRITESは、MVCCとチェックポイントのおかげで非ブロッキングです。

チェックポイントが説明されています

チェックポイントは、回復とパフォーマンスのために重要です。

• デフォルトで60秒ごとに発生します（設定可能）。
• チェックポイント中に、ダーティページ（メモリで変更）は、一貫した状態でディスクにフラッシュされます。
• クラッシュ後、MongoDBは最後のチェックポイントの後にログエントリのみを再現します。

これにより、OPLOGまたはジャーナル全体を再生するのと比較して、回復時間が大幅に短縮されます。

並行性と分離：MVCCが動作します

WiredTigerは、MVCC（マルチバージョンの並行性制御）を使用して、ロックをブロックせずに同時読み取りと書き込みを可能にします。

これがどのように機能しますか：

• 各操作は、時点でデータベースのスナップショットで実行されます。
• 読者は、たとえ書き込みが起こっていても、一貫した見解を見ます。
• 作家は読者をブロックしません。その逆もまた同様です（同じドキュメントを変更していない限り）。

例えば：

• 着信インサートによって、長期にわたる分析クエリはブロックされません。
• 異なるドキュメントの2つの更新は、並行して進行できます。

これは、高いスループットと低レイテンシを必要とするアプリケーションにとって大きな勝利です。

ストレージ効率：圧縮とインデックス

WiredTigerの傑出した機能の1つは、ディスクスペースを節約してI/Oを減らす組み込み圧縮です。

データ圧縮オプション

WiredTigerサポート：

• Snappy （デフォルト）：高速で中程度の圧縮
• Zlib ：圧縮が高く、遅い
• ZSTD （MongoDB 4.2から）：バランスの取れた速度と比率

圧縮が適用されます。

• コレクション（データ）
• インデックス

コレクションごとに圧縮を構成できます。

 db.createcollection（ "logs"、{
  StorageEngine：{
    WiredTiger：{
      configstring： "block_compressor = zstd"
    }
  }
}）

インデックス動作

• すべてのインデックスは同じストレージエンジンを使用します。
• インデックスキーも圧縮されています。
• セカンダリインデックスは段階的に更新され、同じ並行性モデルの恩恵を受けます。

？ヒント：圧縮されたインデックスは、 WiredTigerキャッシュのメモリ圧力を軽減し、より熱いデータがRAMにとどまることができます。

WiredTigerキャッシュ：メモリ使用量の管理

WiredTigerは、ファイルシステムキャッシュとは別の独自のメモリキャッシュを管理しています。

デフォルト：

• キャッシュサイズは、RAMから1 GBの50％で、1 TBでキャップされています。
• それは保持します：
  • ごく最近使用したデータ（ワーキングセット）
  • インデックス
  • 内部メタデータ

mongod.confで調整できます。

ストレージ：
  WiredTiger：
    Engineconfig：
      configstring：「cache_size = 4g」

⚠⚠§警告：高すぎないでください。 OSファイルシステムキャッシュおよびその他のプロセスのスペースを残します。

作業セットがキャッシュサイズを超えると、より多くのディスクI/Oと遅いクエリが表示されます。

ロギングと耐久性：書き込み録音ログ（WAL）

WiredTigerは、書き込みログ（WAL）を使用して耐久性を確保します。

• すべての書き込みは最初にログに書き込まれます。
• ログは、デフォルトで100msごとにファインドされます（ commit_timestamp_frequency ）。
• これにより、MongoDBがクラッシュしても、コミットされたデータが失われないことが保証されます。

ログは、 journal/の下にdbPathに保存されます。

チェックポイントは定期的にデータをディスクに書き込みますが、Walはチェックポイント間の粒状の耐久性を保証します。

耐久性とパフォーマンスを調整できます：

• SET j: true 。
• または、より高いスループットにj: falseを使用します（ただし、クラッシュ時のマイナーなデータ損失のリスク）。

代替案をいつ検討しますか？

WiredTigerはほとんどのユースケースに優れていますが、必ずしも最適ではありません。

次の場合は避けたり、再検討したりします。

• あなたは非常に低いメモリシステム（
• 古いMongoDBバージョンで安静時に暗号化する必要があります：エンタープライズのみがネイティブ暗号化を提供します（ただし、ファイルシステムレベルの暗号化は機能します）。
• MMAPV1から移行しており、特定のパフォーマンスの期待があります（最初にベンチマーク）。

また、メモリ内のストレージエンジン（Enterpriseのみ）があります。これは、キャッシュまたはリアルタイムの分析に合った非常に低いレイテンシのために、すべてのデータを超低レイテンシのために保持します。

最終的な考え

WiredTigerは、今日のほとんどのMongoDB展開を強化する堅牢で最新のストレージエンジンです。同時性、圧縮、およびクラッシュの安全性の組み合わせにより、小さなアプリから大規模な分散システムまで、あらゆるものに最適です。

それを最大限に活用するために：

• キャッシュの使用量を監視する（ db.serverStatus().wiredTiger.cache ）
• I/O対CPUのトレードオフに基づいて、チューン圧縮
• 災害復旧のチェックポイントとジャーナルの行動を理解します
• キャッシュとシステムのニーズに合わせてRAMを適切にサイズします

それは魔法ではありませんが、正しい理解では、MongoDBツールキットの強力なツールです。

基本的に、3.2以降MongoDBを使用している場合、Wiredtigerの恩恵を受けている可能性があります。今、あなたはその方法を知っています。

以上がMongoDBストレージエンジンの理解：WiredTiger Deep Diveの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。