介绍
MongoDB是一种基于文档的分布式数据库，具有高可用性、可扩展性和灵活性。其中之一最重要的构成部分就是它的mmap存储引擎。Mmap存储引擎是MongoDB的默认存储引擎。它采用一种将数据文件映射到内存的方式，使MongoDB在操作系统上运行的时候，能够将磁盘和内存之间的差异减小。这篇文章将会重点讨论MongoDB中的mmap存储引擎机制。
了解mmap存储引擎
下面将介绍mmap存储引擎的各种细节，以及它如何使MongoDB做出了自己所做的一切。
1.Mmap存储引擎的优点
Mmap存储引擎最大的优点之一就是在处理非常大的数据量时，能够快速进行随机读取和写入操作，这主要因为它能够利用现代计算机操作系统的虚拟内存管理。它的工作原理是，利用操作系统的mmap()函数将一个数据文件映射到进程的地址空间中。这样，进程可以像访问普通的内存一样访问文件中的内容。在访问的时候，操作系统会将请求的文件页加载到内存中，不存在的页会向磁盘发出请求，这种方式能够保证数据的持久性。
2.内存映射文件存储的方式
内存映射文件存储是一种将文件映射到内存的技术，是一种能够实现数据性能优化的高效方式。它可以使磁盘上的文件作为虚存的一部分被内存引用，这样就可以直接将数据存储在内存中，这种手法可以显著提高I/O性能。
在mmap存储引擎中，内存映射文件以文件的形式存在于文件系统中。MongoDB创建多个内存映射文件，每个文件的大小通常为2GB或256MB，每个文件都包含多个数据区域，这些区域称为一页。一页通常的大小是16KB。MongoDB会将不同的记录映射到页中。
MongoDB在写入数据时，会先将数据写入内存，随后再将其刷到磁盘中。由于mmap存储引擎具有额外的虚拟内存，所以它可以轻松地将数据写入内存中。在系统高峰时，mmap存储引擎可能会同时处理多个请求。
3.mmap存储引擎的缺点
虽然mmap存储引擎具有显著的优点，但是它仍然有一些缺点。其中最常见的缺点之一是锁。mmap存储引擎比其他存储引擎更容易出现锁问题，由于mmap具有更多的锁粒度，所以在高并发读写时，可能会出现锁争用问题。
另外一个容易导致锁问题的原因是，操作系统有时会在操作持久化存储文件时，会在缓存中持有一个锁。所以，在应用程序高峰期，如果持久化存储文件被频繁读写，可能会导致锁争用。
4.如何优化性能
为了避免锁争用问题，我们可以采取一些措施来优化mmap存储引擎。例如，可以通过增加磁盘I/O的吞吐量来提高写入性能。我们还可以使用多个映射来平衡负载，使多个客户端同时对数据进行读写操作。
我们还可以使用MongoDB的preload命令，将所有文档加载到内存中，以减少I/O带宽压力。在进行这种操作时，需要确定磁盘可以容纳内存空间中所有的文档。preload的使用可以通过以下方式来完成：
```
db.runCommand({ touch: ?users?, data: true })
```
这个命令可以读取所有的文档，并向磁盘发送一条请求指令。在数据加载到内存之前，我们可以使用db.collection.ensureIndex({})来优化集合索引的性能。
总结
在MongoDB中，mmap存储引擎是在涉及大数据存储和读/写操作时最优化的选择。mmap存储引擎能够提供很高的性能，并能够显著地降低I/O带宽的消耗。但是mmap存储引擎也有一些缺点，其中之一就是锁争用问题。因此，需要在应用程序的实际性能需求和负载产生的情况之间找到一个平衡点。