在本系列的第一篇文章（ 主函数入口）中，介绍了mongodb会在系统启动同时，初始化了日志持久化服务，该功能貌似是1.7版本后引入到系统中的，主要用于解决因系统宕机时，内存中的数据未写入磁盘而造成的数据丢失。其机制主要是通过log方式定时将操作日志（如cud操作等）记录到db的journal文件夹下，这样当系统再次重启时从该文件夹下恢复丢失的（内存）数据。也就是在_initAndListen()函数体(db.cpp文件第511行)中下面这一行代码：
dur::startup();今天就以这个函数为起点，看一下mongodb的日志持久化的流程，及实现方式。
在Mongodb中，提供持久化的类一般都以dur开头，比如下面几个：
dur.cpp：封装持久化主要方法和实现，以便外部使用
dur_commitjob.cpp:持久化任务工作(单元),封装延时队列TaskQueue < D > ，操作集合vector < shared_ptr < DurOp > > 等
dur_journal.cpp：提供日志文件 / 路径,创建，遍历等操作
dur_journalformat.h：日志文件格式定义
dur_preplogbuffer.cpp：构造用于输出的日志buffer
dur_recover.h:日志恢复类（后台任务方式BackgroupJob）
dur_stats.h:统计类，包括提交 / 同步数据次数等
dur_writetodatafiles.cpp:封装写入数据文件mongofile方法
durop.h：持久化操作类，提供序列化，创建操作（FileCreatedOp），DROP操作（DropDbOp）
首先我们看一下dur::startup()方法实现（dur.cpp），如下：
/* * at startup, recover, and then start the journal threads */ void startup() {
if ( ! cmdLine.dur ) /* 判断命令行启动参数是否为持久化 */ return ;
DurableInterface::enableDurability(); // 对持久化变量 _impl 设置为DurableImpl方式 journalMakeDir(); /* 构造日志文件所要存储的路径：dur_journal.cpp */ try {
recover(); /* 从上一次系统crash中恢复数据日志信息：dur_recover.cpp */ }
catch (...) {
log() << " exception during recovery " << endl;
throw ;
}
preallocateFiles();
boost::thread t(durThread);
}注意：上面的DurableInterface，因为mongodb使用类似接口方式，从而约定不同的持久化方式实现，如下：
class DurableInterface : boost::noncopyable {
virtual void * writingPtr( void * x, unsigned len) = 0 ;
virtual void createdFile( string filename, unsigned long long len) = 0 ;
virtual void declareWriteIntent( void * x, unsigned len) = 0 ;
virtual void * writingAtOffset( void * buf, unsigned ofs, unsigned len) = 0 ;
....
} 接口定义了写文件的方式及方法等等。
并且mongodb包括了两种实现方式，即：
class NonDurableImpl : public DurableInterface{ /* 非持久化，基于内存临时存储 */ }
class DurableImpl : public DurableInterface { /* 持久化，支持磁盘存储 */ }
再回到startup函数最后一行：boost::thread t(durThread);
该行代码会创建一个线程来运行durThread方法，该方法就是持久化线程，如下：
void durThread() {
Client::initThread( " dur " );
const int HowOftenToGroupCommitMs = 90 ; /* 多少时间提交一组信息，单位：毫秒 */ // 注：commitJob对象用于封装并执行提交一组操作 while ( ! inShutdown() ) {
sleepmillis( 10 );
CodeBlock::Within w(durThreadMain); /* 定义代码块锁，该设计很讨巧，接下来会介绍 */ try {
int millis = HowOftenToGroupCommitMs;
{
stats.rotate(); // 统计最新的_lastRotate信息 {
Timer t; /* 声明定时器 */ /* 遍历日志文件夹下的文件并更新文件的“最新更新时间”标志位并移除无效或关闭之前使用的日志文件:dur_journal.cpp */ journalRotate();
millis -= t.millis(); /* 线程睡眠时间为90减去遍历时间 */ assert( millis <= HowOftenToGroupCommitMs );
if ( millis < 5 )
millis = 5 ;
}
// we do this in a couple blocks, which makes it a tiny bit faster (only a little) on throughput,
// but is likely also less spiky on our cpu usage, which is good: sleepmillis(millis / 2 );
// 从commitJob的defer任务队列中获取任务并执行，详情参见: taskqueue.h的invoke() 和 dur_commitjob.cpp 的
// Writes::D::go(const Writes::D& d)方法(用于非延迟写入信息操作) commitJob.wi()._deferred.invoke();
sleepmillis(millis / 2 );
// 按mongodb开发者的理解，通过将休眠时间减少一半(millis/2)并紧跟着继续从队列中取任务，
// 以此小幅提升读取队列系统的吞吐量 commitJob.wi()._deferred.invoke();
}
go(); // 执行提交一组信息操作 }
catch (std::exception & e) { /* 服务如果突然crash */ log() << " exception in durThread causing immediate shutdown: " << e.what() << endl;
abort(); // based on myTerminate() }
}
cc().shutdown(); // 关闭当前线程，Client::initThread("dur")}下面是go()的实现代码:
static void go() {
if ( ! commitJob.hasWritten() ){ /* hasWritten一般在CUD操作时会变为true,后面会加以介绍 */ commitJob.notifyCommitted(); /* 发送信息已存储到磁盘的通知 */ return ;
}
{
readlocktry lk( "" , 1000 ); /* 声明读锁 */ if ( lk.got() ) {
groupCommit(); /* 提交一组操作 */ return ;
}
}
// 当未取到读锁时，可能获取读锁比较慢，则直接使用写锁，不过写锁会用更多的RAM writelock lk;
groupCommit();
}
/* * locking: in read lock when called. */ static void _groupCommit() {
stats.curr -> _commits ++ ; /* 提交次数加1 */ ......
// 预定义页对齐的日志缓存对象，该对象对会commitJob.ops()的返回值（该返回值类型vector< shared_ptr<DurOp> >）进行对象序列化
// 并保存到commitJob._ab中，供下面方法调用，位于dur_preplogbuffer.cpp-->_PREPLOGBUFFER()方法 PREPLOGBUFFER();
// todo : write to the journal outside locks, as this write can be slow.
// however, be careful then about remapprivateview as that cannot be done
// if new writes are then pending in the private maps. WRITETOJOURNAL(commitJob._ab); /* 写入journal信息，最终操作位于dur_journal.cpp的 Journal::journal(const AlignedBuilder& b)方法 */ // data is now in the journal, which is sufficient for acknowledging getLastError.
// (ok to crash after that) commitJob.notifyCommitted();
WRITETODATAFILES(); /* 写信息到mongofile文件中 */ commitJob.reset(); /* 重置当前任务操作 */ // REMAPPRIVATEVIEW
// remapping 私有视图必须在 WRITETODATAFILES 方法之后调用，否则无法读出新写入的数据 DEV assert( ! commitJob.hasWritten() );
if ( ! dbMutex.isWriteLocked() ) {
// this needs done in a write lock (as there is a short window during remapping when each view
// might not exist) thus we do it on the next acquisition of that instead of here (there is no
// rush if you aren't writing anyway -- but it must happen, if it is done, before any uncommitted
// writes occur). If desired, perhpas this can be eliminated on posix as it may be that the remap
// is race-free there.
// dbMutex._remapPrivateViewRequested = true ;
}
else {
stats.curr -> _commitsInWriteLock ++ ;
// however, if we are already write locked, we must do it now -- up the call tree someone
// may do a write without a new lock acquisition. this can happen when MongoMMF::close() calls
// this method when a file (and its views) is about to go away.
// REMAPPRIVATEVIEW();
}
}
到这里只是知道mongodb会定时从任务队列中获取相应任务并统一写入，写入journal和mongofile文件后再重置任务队列及递增相应统计计数信息（如privateMapBytes用于REMAPPRIVATEVIEW）。
但任务队列中的操作信息又是如何生成的呢？这个比较简单，我们只要看一下相应的cud数据操作时的代码即可，这里以插入(insert)数据为例：
我们找到pdfile.cpp文件的插入记录方法，如下（1467行）：
DiskLoc DataFileMgr::insert( const char * ns, const void * obuf, int len, bool god, const BSONElement & writeId, bool mayAddIndex) {
......
r = (Record * ) getDur().writingPtr(r, lenWHdr); // 位于1588行该方法用于将客户端提交的数据（信息）写入到持久化队列(defer)中去,如下（按函数调用顺序）：
void * DurableImpl::writingPtr( void * x, unsigned len) {
void * p = x;
declareWriteIntent(p, len);
return p;
}void DurableImpl::declareWriteIntent( void * p, unsigned len) {
commitJob.note(p, len);
}void CommitJob::note( void * p, int len) {
DEV dbMutex.assertWriteLocked();
dassert( cmdLine.dur );
if ( ! _wi._alreadyNoted.checkAndSet(p, len) ) {
MemoryMappedFile::makeWritable(p, len); /* 设置可写入mmap文件的信息 */ if ( ! _hasWritten ) {
assert( ! dbMutex._remapPrivateViewRequested );
// 设置写信息标志位, 用于进行_groupCommit（上面提到）时进行判断 _hasWritten = true ;
}
......
// 向defer任务队列中加入操作信息 _wi.insertWriteIntent(p, len);
wassert( _wi._writes.size() < 2000000 );
assert( _wi._writes.size() < 20000000 );
......
}其中insertWriteIntent方法定义如下：
void insertWriteIntent( void * p, int len) {
D d;
d.p = p; /* 操作记录record类型 */ d.len = len; /* 记录长度 */ _deferred.defer(d); /* 延期任务队列：TaskQueue<D>类型 */ } 到这里总结一下，mongodb在启动时，专门初始化一个线程不断循环（除非应用crash掉），用于在一定时间周期内来从defer队列中获取要持久化的数据并写入到磁盘的journal(日志)和mongofile(数据)处，当然因为它不是在用户添加记录时就写到磁盘上，所以按mongodb开发者说，它不会造成性能上的损耗，因为看过代码发现，当进行CUD操作时，记录(Record类型)都被放入到defer队列中以供延时批量（groupcommit）提交写入，但相信其中时间周期参数是个要认真考量的参数，系统为90毫秒，如果该值更低的话，可能会造成频繁磁盘操作，过高又会造成系统宕机时数据丢失过多。
最后对文中那个mongodb设置很计巧的代码做一下简要分析，代码如下：
CodeBlock::Within w(durThreadMain);它的作为就是一个对多线程访问指定代码块加锁的功能，其类定义如下（位于race.h）：
class CodeBlock {
volatile int n;
unsigned tid;
void fail() {
log() << " synchronization (race condition) failure " << endl;
printStackTrace();
abort(); /**/ }
void enter() {
if ( ++ n != 1 ) fail(); /* 当已有线程执行该代码块时，则执行fail */
#if defined(_WIN32) tid = GetCurrentThreadId();#endif }
void leave() { /* 只有调用 leave 操作，才会--n，即在线程执行完该代码块时调用 */ if ( -- n != 0 ) fail();
}
public :
CodeBlock() : n( 0 ) { }
class Within {
CodeBlock & _s;
public :
Within(CodeBlock & s) : _s(s) { _s.enter(); }
~ Within() { _s.leave(); }
};
void assertWithin() {
assert( n == 1 );#if defined(_WIN32) assert( GetCurrentThreadId() == tid );#endif }
};
#else
通过其内部类Within的构造函数和析构函数，分别调用了_s.enter，_s.leave()方法，这样只要在一个代码块之前定义一个该类实例，则从下一行开始到codeblock结束之后，该进程内只允许一个线程执行该代码块，呵呵。
参考链接：http://www.infoq.com/cn/news/2011/03/MongoDB-1.8
作者: daizhj, 代震军
