MongoDB 数据文件内部结构图见如下：


1. MongoDB 在数据存储上按命名空间来划分，一个 collection 是一个命名空间，一个索引也是一个命名空间
2. 同一个命名空间的数据被分成很多个 Extent，Extent 之间使用双向链表连接
3. 在每一个 Extent 中，保存了具体每一行的数据，这些数据也是通过双向链接连接的
4. 每一行数据存储空间不仅包括数据占用空间，还可能包含一部分附加空间，这使得在数据 update 变大后可以不移动位置
5. 索引以 BTree 结构实现

在 MongoDB 中如何实现事务?


第 1 步：先记录一条事务记录，将要修改的多行记录的修改值写到里面，并设置其状态为 init（如果这时候操作中断，那么在重新启动时，会判断到他处于 init 状态，从而将其保存的多行修改操作应用到具体的行上）
第 2 步：然后更新具体要修改的行，将刚才写的事务记录的标识写到它的 tran 字段中
第 3 步：将事务记录的状态从 init 变成 pending（如果在这时候操作中断，那么在重新启动时，会判断到它的状态是 pending 的，这时候查看其所有对应的多条要修改的记录，如果其 tran 有值，那么就进行第 4 步，如果没值，说明第 4 步已经执行过了，直接将其状态从 pending 变成 commited 了就行）
第 4 步：将需要修改的多条记录的相应值修改了，并且 unset 掉之前的 tran 字段
第 5 步：将事务记录那一条的状态从 pending 变成 commited，事务完成

在支持事务的 DBMS 中，其事务原子性提交的保证大多都与上面类似。其实事务记录的 tran 那条记录，就类似于这些 DBMS 中的 redolog 一样。

MongoDB 数据如何同步？


MongoDB 采用 Replica Sets 模式的同步流程:
红色箭头表示写操作写到 Primary 上，然后异步同步到多个 Secondary 上
蓝色箭头表示读操作可以从 Primary 或 Secondary 任意一个上读
各个 Primary 与 Secondary 之间一直保持心跳同步检测，用于判断 Replica Sets 的状态

分片机制见如下图：


MongoDB 的分片是指定一个分片 key 来进行，数据按范围分成不同的 chunk，每个 chunk 的大小有限制
有多个分片节点保存这些 chunk，每个节点保存一部分的 chunk
每一个分片节点都是一个 Replica Sets，这样保证数据的安全性
当一个 chunk 超过其限制的最大体积时，会分裂成两个小的 chunk
当 chunk 在分片节点中分布不均衡时，会引发 chunk 迁移操作