深入探究MongoDB的数据文件结构

1. MongoDB简介

MongoDB是一个NoSQL数据库系统，它是一种非关系型数据库，意味着它不像传统的关系型数据库SQL那样使用表和行存储数据。MongoDB使用"文档"模型存储数据，这些文档类似于JSON格式，因此非常适合存储动态、非结构化的数据。

2. MongoDB的数据文件结构

2.1 数据库

MongoDB的所有数据都存储在数据库中，每个数据库都包含多个集合（collection），每个集合包含多个文档（document）。数据库会生成对应的数据文件夹，一个数据库包括多个数据文件。

show dbs
mongo
use mydatabase

在这个例子中，我们通过show dbs命令列出了MongoDB中所有的数据库。默认情况下，MongoDB有一些内置的数据库，包括admin、config和local。我们使用use mydatabase命令创建了一个名为“mydatabase”的新数据库。

2.2 集合

集合是一组具有相同结构的MongoDB文档。一个文档在同一个集合中可以与其他文档不同，并且不需要定义表结构。与关系型数据库中的表非常相似。你可以通过以下方式创建一个新的集合：

db.createCollection("mycollection");
show collections

在这里，我们使用db.createCollection("mycollection")命令来创建名为“mycollection”的新集合。我们使用show collections命令列出了当前数据库中的所有集合。

2.3 文档

文档是MongoDB存储数据的基本单元，是一组键值对。这里的键是字符串，值可以是各种类型的数据。文档的结构可以随时修改。

db.mycollection.insertOne({
  "name": "Alice",
  "age": 25,
  "hometown": "New York"
})
db.mycollection.insertOne({
  "name": "Bob",
  "age": 30,
  "hometown": "San Francisco"
})

在这里，我们使用db.mycollection.insertOne()命令向名为“mycollection”的集合中插入了两个文档。

3. MongoDB数据文件结构的组成部分

数据文件夹中包含两个重要的文件：mongod.lock和WiredTiger。mongod.lock是MongoDB实例本地文件，它包含了实例获得的锁定信息，WiredTiger是专门设计的存储引擎。

3.1 物理文件格式

在MongoDB中，每一个长期持久化的数据都属于集合中的一个文档，并被序列化为硬盘上的一个物理文件。

3.2 存储引擎

存储引擎是MongoDB的核心组成部分。存储引擎负责存储、检索和管理数据。

3.3 MongoDB数据文件结构的具体实现

在MongoDB中，每一个文档都是由 BSON 格式（Binary JSON）编码和解码，BSON是一种轻量级的、高效的数据交换格式，具有 CJSON（Canonical JSON）的所有特性，但是相比于 JSON 格式，BSON 拥有更加丰富的类型支持、更节省的空间以及更快的解析/写入性能。

MongoDB数据文件结构的物理组成包括：

Namespace

Header信息

文档数据

填充Byte

有关这些组成部分更详细的信息，请查看官方文档