MongoDB 是一款文档型 NoSQL 数据库，其中集合（Collection）是存储文档的表。在 MongoDB 中，当集合中的文档被删除时，磁盘空间并不会马上被回收，而是会在后续的自动化过程中将其回收。本篇文章详细介绍 MongoDB 集合空间回收机制的原理和实现。
为什么需要空间回收机制？
MongoDB 数据库采用动态增长方式分配空间，假如集合中有 10 万个文档，文档大小为 1 MB，那么这个集合的大小就是 10 GB。为了支持这样大的数据量，MongoDB 分配了一块大小为 10 GB 的连续空间，当空间不足时会继续分配，直到磁盘可用空间不足为止。当删除集合中的文档时，MongoDB 并不会立刻回收磁盘空间，这样空间占用率就会逐渐升高，最终导致存储空间的不足。因此，需要一个自动的机制来回收无用空间。
MongoDB 空间回收机制如何工作
MongoDB 在程序进程中维护了多个固定大小的数据文件，称为数据文件（data file）。每个数据文件的大小都在 64 MB 到 2 GB 之间，由系统自动选择分配空间。当数据文件空间不足时，MongoDB 会自动增加数据文件，用于存储新的文档。
当删除文档时，MongoDB 并不会立刻回收磁盘空间。原因是 MongoDB 集合空间的回收必须满足以下两个条件：
- 整个数据文件中没有一个文档被删除，或者修改前后文档大小相等。
- 数据文件中被删除文档的大小总和不超过整个数据文件的一半。
MongoDB 空间回收机制以后台线程的方式运行。该线程是 mongod 主线程的子线程之一，每 60 秒轮询数据库中的所有集合，查找符合上述条件的空间块并标记为可复用。集合中的后续插入操作可以涉及这些可复用的众所周知的空间块。
MongoDB 的内部机制使数据文件不会完全被清空，空闲空间最终会积累在文件的末尾。这些数据文件的未使用的空间被称为磁盘碎片（Disk Fragment）。MongoDB 回收空间时不会合并磁盘碎片。磁盘碎片会影响插入操作的性能。为了缓解这个问题，MongoDB 提供了一个特殊的工具 - compact 命令，该命令可以在将数据文件从磁盘加载到内存时压缩文件中的碎片。但是， compact 命令会严重影响系统性能，因此在生产环境中需要谨慎使用。
示例代码
使用 Node.js 客户端操作 MongoDB 数据库可以演示 MongoDB 集合空间回收机制。首先，我们需要使用 Node.js 客户端连接 MongoDB 数据库。然后我们可以向数据库中插入一些文档，删除一些文档并查看空间回收机制的效果。
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---结论
MongoDB 集合空间回收机制是 MongoDB 数据库自动管理存储空间的重要机制，以确保数据文件的可靠性和性能。学习 MongoDB 集合空间机制可以帮助开发人员在处理大规模数据集时设计和优化 MongoDB 数据库应用程序。
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