【WiredTiger 内核】Block manager、页格式与压缩
内容提要
本文介绍WiredTiger存储引擎的Block Manager子系统。每个数据文件由若干块组成，采用无覆盖分配策略，重写时写入新位置。块通过address cookie寻址，包含偏移、大小和校验和。分配使用best fit或first fit策略，checkpoint维护alloc、avail、discard三张extent列表管理空间。写入时计算校验和，支持压缩。旧checkpoint删除后块才可复用。
延伸解读
无覆盖分配与崩溃安全
WiredTiger 采用 no-overwrite 策略，重写数据时写入新位置，旧块在所属 checkpoint 删除后才可复用。这种设计避免了崩溃时半写块被读取的风险，因为正在覆盖的块不会被写入原位置。理解这一点有助于解释为何 WiredTiger 文件可能比实际数据大，以及为何 checkpoint 删除前空间不会立即释放。
extent 列表与空间管理
每个 checkpoint 维护 alloc、avail、discard 三张 extent 列表，分别记录新分配、可用和释放的区间。avail 列表按大小排序以加速 best fit 分配。当某块在旧 checkpoint 的 alloc 列表和新 checkpoint 的 discard 列表同时出现时，该块可被回收。这种机制确保了空间在 checkpoint 合并或删除后能被安全复用。
校验和与压缩的权衡
校验和默认开启，对写入缓冲做全长校验，关闭时仅校验前 64 字节，这提供了性能与安全性的权衡。压缩在 reconcile 生成逻辑镜像后、块写出前进行，可减少磁盘占用，但会增加 CPU 开销。MongoDB 允许配置压缩算法，用户需根据工作负载平衡压缩率与性能。
Q&A
WiredTiger的Block Manager主要负责什么？
Block Manager是WiredTiger存储引擎中负责磁盘读写的子系统，目标是高性能、省空间与可定制。它管理数据文件的块分配、地址cookie、校验和、压缩以及空间回收。
WiredTiger的块分配策略有哪些？分别适用于什么场景？
WiredTiger有两种块分配策略：Best fit（默认）在按大小排序的avail extent skiplist上找精确或下一更大空闲段，减少碎片；First fit放进第一个可用extent，所有root页用first fit，compaction期间也切换到first fit。
WiredTiger的address cookie包含哪些信息？
Address cookie包含offset（按allocation_size缩放）、可选的object_id（用于tiered storage）、size（同样缩放）和checksum。它用于对上层不透明地寻址块。
WiredTiger的checkpoint如何管理空间回收？
每个checkpoint维护三张extent list：alloc（新分配）、avail（未使用可分配）、discard（释放的区间）。当旧checkpoint删除时，如果某块同时出现在某代的alloc和更后代的discard中，则可进入avail，实现空间复用。
WiredTiger的校验和是如何工作的？
当checksum=on（默认常开）时，对写入缓冲做全长checksum；关闭时仍可能只校验缓冲前64字节。读取时，cookie内的checksum必须与内容计算值一致。
WiredTiger的压缩在哪个阶段进行？
压缩在reconcile生成逻辑镜像后、块写出路径上进行。MongoDB可配置表/journal压缩算法，但具体实现细节（如snappy/zstd）不在本文展开。
WiredTiger的no-overwrite策略是什么？
WiredTiger采用no-overwrite策略：重写内容时写到文件新位置，旧块在所属checkpoint删除后才可复用。这样崩溃时正在覆盖的半写块会被避开。
