《MongoDB管理与开发精要》读书摘记

《MongoDB管理与开发精要》读书摘记

基础篇

认识MongoDB

MongoDB是一个高性能、开源、无模式的文档型数据库。使用c++开发。

NoSQL简介

NoSQL（Not Only SQL，非关系型数据库）的主要特点是非关系型的、分布式的、开源的、水平扩展的。

NoSQL的类型有Key-Value存储、文档型、列存储、图型数据库、XML数据库等。

NoSQL族谱

<figcaption style="line-height: inherit; margin: 0px; padding: 0px; margin-top: 10px; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">NoSQL族谱</figcaption>

NoSQL产生背景

关系型数据库在越来越多的应用场景下不那么合适了。

• 对数据库并发读写的需求
• 对海量数据的高效率存储和访问的需求
• 对数据库的高扩展性和高可用性的需求
• 很多web系统对数据库事务一致性的需求很低，数据库事务管理不仅无用武之地，还成了数据库的高负载下的负担。
• 很多应用的数据库的写实时性和读实时性的需求并不是特别高，关系型数据库的实时读写无用武之地。

NoSQL的种类

image

<figcaption style="line-height: inherit; margin: 0px; padding: 0px; margin-top: 10px; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;"></figcaption>

面向文档的非关系型数据库主要解决的问题

在保证海量存储的同时，提供良好的查询性能。MongoDB主要解决的就是海量数据的访问效率问题。根据官方文档记载，当数据量达到50GB以上时，MongoDB的数据库访问速度是MySQL的10倍以上。

MongoDB不是为了解决高性能的并发读写而出现的，它的并发读写效率并不出色。

MongoDB自带了一个出色的分布式文件系统GridFS，可以支持海量的数据存储。

MongoDB有一个Ruby的项目MongoMapper，是模仿Merb的DataMapper编写的MongoDB接口，使用起来很简单，但是功能很强大。

满足高读写性能的Key-Value数据库

比如：Redis

满足高可扩展性和可用性的面向分布式计算的数据库

比如：Cassandra

NoSQL的特点

• 运行在便宜的服务器集群上。集群扩充方便又廉价。
• 击碎了性能瓶颈，执行速度特别快。
• 没有过多的复杂操作。

认识MongoDB

MongoDB是一个介于关系型数据库和非关系型数据之间的产品，是非关系数据库中功能最丰富、最像关系型数据库的。它支持的数据结构非常松散，是类似JSON和BSON格式，可以存储比较复杂的数据类型。

MongoDB特点及功能

• 面向集合存储（collection-oriented）
• 模式自由（Schema-Free）

{“welcome”：“beijing”}{“age":25}

这两条记录可以在同一个集合里存在。

• 支持动态查询
• 支持完全索引，包含内部对象
• 支持复制和故障恢复
• 使用高效的二进制数据存储，包括大型对象（如视频）
• 自动处理碎片，以支持云计算层次的扩展性
• 支持Python、PHP、Ruby、Java、C、C++、C#、JavaScript、Perl的驱动程序
• 文件存储类型为BSON（一种JSON的扩展）
• 可以通过网络访问

存储的是键值对的集合，键是字符串，值可以是数据类型集合里的任意类型，包括数组和文档。这个数据格式称为BSON（Binary Serialized Document Notation）

快速入门

体系结构

一个运行着MongoDB的数据库可以看做是一个MongoDB Server，该Server由实例和数据库组成。

一般情况下，一个MongoDB Server机器上包含一个实例和多个与之对应的数据库。

特殊情况下，允许一个Server机器上有多个实例和多个数据库。

数据逻辑结构

• 文档（document）

• 集合（collection）

• 数据库（database）

  
  
  

  MongoDB数据逻辑结构

  <figcaption style="line-height: inherit; margin: 0px; padding: 0px; margin-top: 10px; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;">MongoDB数据逻辑结构</figcaption>

MongoDB与关系型数据库逻辑结构的对比

image

<figcaption style="line-height: inherit; margin: 0px; padding: 0px; margin-top: 10px; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;"></figcaption>

数据存储结构

• MongoDB的默认数据存储目录中存储着MongoDB的数据文件。
• MongoDB内部有预分配空间的机制，以减少碎片。
• 数据库的每张表都对应一个命名空间。

日志系统

• 系统日志
• oplog主从日志
• Journal日志
• 慢查询日志

元数据存储

元数据是预留空间

• system.namespaces
• system.indexs
• system.profile
• system.users
• system.sources

数据类型

image

<figcaption style="line-height: inherit; margin: 0px; padding: 0px; margin-top: 10px; text-align: center; color: rgb(153, 153, 153); font-size: 0.7em;"></figcaption>

高级篇

高级查询

查询操作符

• 条件操作符：< <= > >=
• all匹配所有
• exists判断字段是否存在
• null值处理
• mod取模运算
• ne不等于
• in包含
• nin不包含
• size匹配数组元素个数
• count
• skip
• sort
• distinct
• group

高级更新

• inc
• set
• unset
• push
• pushAll
• addToSet
• pop
• pull
• pullAll
• rename

高级特性

• Capped collection：性能出色，有着固定大小的集合。
• GridFS规范
• MongoDB的BSON对象大小是有限制的。
• mongofiles工具
• MapReduce模型：MongoDB的MapReduce相当于MySQL的group by

管理篇

管理工具

• 导出工具mongoexport
• 导出工具mongodump
• 导入工具mongoimport
• 备份工具mongodump
• 恢复工具mongorestore
• eval参数执行指定语句
• 执行指定文件中的内容
• 远程克隆collection
• 本地克隆collection
• 复制数据库db.copyDatabase
• 远程复制数据库
• 本地复制数据库
• 刷新磁盘db.runCommand({fsync:1})
• 捕获异常db.getLastError
• 查看进程db.currentOp()
• 结束进程db.killOp()
• 验证collection的有效性db.tablename.validate()
• 数据压缩db.table.repairDatabase()

性能篇

• 创建索引db.table.ensureIndex()
• 索引优化
• 性能监控

架构篇

• 复制集Replica Sets架构
• 分片sharding，构建分布式MongoDB集群