MongoDB(一)：NoSQL簡介、MongoDB簡介

1. NoSQL簡介

1.1 什麼是NoSQL

NoSQL(NoSQL= Not Only SQL),意即「不只僅是SQL",是一項全新的數據庫理念，泛指非關係型的數據庫。

1.2 爲何須要NoSQL

隨着互聯網web2.0網站的興起，非關係型的數據庫如今成了一個極其熱門的新領域，非關係數據庫產品的發展很是迅速。而傳統的關係數據庫在應付web2.0 網站，特別是超大規模和高併發的SNS類型的web2.0純動態網站已經顯得力不從心，暴露了不少難以克服的問題，例如:

1.2.1 High performance-對數據庫高併發讀寫的需求

web2.0網站要根據用戶個性化信息來實時生成動態頁面和提供動態信息，因此基本上沒法使用動態頁面靜態化技術，所以數據庫併發負載很是高，每每要達到每秒上萬次讀寫請求。關係數據庫應付上萬次SQL查詢還勉強頂得住，可是應付上萬次SQL寫數據請求，硬盤10就已經沒法承受了。其實對於普通的BBS網站，每每也存在對高併發寫請求的需求，例如網站的實時統計在線用戶狀態，記錄熱門帖子的點擊次數，投票計數等，所以這是一個至關廣泛的需求。

1.2.2HugeStorage-對海量數據的高效率存儲和訪問的需求

相似Facebook, twitter, Friendfeed 這樣的SNS網站，天天用戶產生海量的用戶動態，以Friendfeed爲例，一個月就達到了2.5億條用戶動態，對於關係數據庫來講，在一張2.5億條記錄的表裏面進行SQL查詢，效率是極其低下乃至不可忍受的。再例如大型web網站的用戶登陸系統，例如騰訊，盛大，動輒數以億計的賬號，關係數據庫也很難應付。

1.2.3 High Scalability && High Availability-對數據庫的高可擴展性和高可用性的需求

在基於web的架構當中，數據庫是最難進行橫向擴展的，當一個應用系統的用戶量和訪問量與日俱增的時候，你的數據庫卻沒有辦法像web server 和app server 那樣簡單的經過添加更多的硬件和服務節點來擴展性能和負載能力。對於不少須要提供24小時不間斷服務的網站來講，對數據庫系統進行升級和擴展是很是痛苦的事情，每每須要停機維護和數據遷移，爲何數據庫不能經過不斷的添加服務器節點來實現擴展呢?

NoSQL數據庫的產生就是爲了解決大規模數據集合多重數據種類帶來的挑戰，尤爲是大數據應用難題。 

1.3 主流NoSQL產品

NoSQL 數據庫的四大分類以下: 

鍵值(Key-Value)存儲數據庫 ：

相關產品: Tokyo Cabinet/Tyrant. Redis. Voldemort. Berkeley DB

典型應用:內容緩存， 主要用於處理大量數據的高訪問負載。

數據模型:一 系列鍵值對

優點:快速查詢

劣勢:存儲的數據缺乏結構化

列存儲數據庫 ：

相關產品: Cassandra, HBase, Riak

典型應用:分佈式的文件系統

數據模型:以列簇式存儲，將同一列數據存在一塊兒

優點:查找速度快，可擴展性強，更容易進行分佈式擴展

劣勢:功能相對侷限

文檔型數據庫 ：

相關產品: CouchDB、 MongoDB

典型應用: Web應用(與Key-Value相似，Value是結構化的)

數據模型:一系列鍵值對

優點:數據結構要求不嚴格

劣勢:查詢性能不高， 並且缺少統一的查詢語法 

圖形(Graph)數據庫： 

相關數據庫: Neo4J、 InfoGrid、 Infinite Graph

典型應用:社交網絡

數據模型:圖結構

優點:利用圖結構相關算法。

劣勢:須要對整個圖作計算才能得出結果，不容易作分佈式的集羣方案。 

1.4 NoSQL特色 

在大數據存取上具有關係型數據庫沒法比擬的性能優點，例如: 

1.易擴展

NoSQL 數據庫種類繁多，可是一個共同的特色都是去掉關係數據庫的關係型特性。數據之間無關係，這樣就很是容易擴展。也無形之間，在架構的層面上帶來了可擴展的能力。

2.大數據量，高性能

NoSQL 數據庫都具備很是高的讀寫性能，尤爲在大數據量下，一樣表現優秀。這得益於它的無關係性，數據庫的結構簡單。

3.靈活的數據模型

NoSQL 無需事先爲要存儲的數據創建字段，隨時能夠存儲自定義的數據格式。而在關係數據庫裏，增刪字段是一件很是麻煩的事情。若是是很是大數據量的表，增長字段簡直就是一個疆夢。這點在大數據量的Web2.0時代尤爲明顯。

4.高可用

NoSQL 在不太影響性能的狀況，就能夠方便的實現高可用的架構。好比Cassandra, HBase模型，經過複製模型也能實現高可用。

綜上所述，NoSQL 的非關係特性使其成爲了後Web2.0時代的寵兒，助力大型Web2.0網站的再次起飛，是一項全新的數據庫革命性運動。 

2. MongoDB簡介

MongoDB是一個基於分佈式文件存儲的NoSQL數據庫。

由C++語言編寫，運行穩定，性能高。

旨在爲WEB應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案。

2.1 MongoDB特色

模式自由：能夠把不一樣結構的文檔存儲在同一個數據庫裏

面向集合的存儲：適合存儲JSON風格文件的形式

完整的索引支持：支持徹底索引，包含內部對象。

複製和高可用性：支持服務器之間的數據複製，支持主從模式及服務器之間的相互複製。複製的主要目的是提供冗餘及自動故障轉移

自動分片：支持雲級別的伸縮性：自動分片功能支持水平的數據庫集羣，可動態添加額外的機器

豐富的查詢：支持豐富的表達方式，查詢指令使用JSON形式的標記，可輕易查詢文檔中的內嵌的對象及數組

快速就地更新：查詢優化器會分析查詢表達式，並生成一個高效的查詢計劃。

高效的傳統存儲方式：支持二進制數據及大型對象(如照片或圖片)

2.2 MongoDB歷史 

2007年10月，MongoDB由10gen團隊所發展。2009年2月首度推出。

2012年05月23日，MongoDB2.1 開發分支發佈了! 該版本採用全新架構，包含諸多加強。

2012年06月06日，MongoDB 2.0.6 發佈，分佈式文檔數據庫。

2013年04月23日，MongoDB 2.4.3 發佈，此版本包括了一些性能優化，功能加強以及bug修復。

2013年08月20日，MongoDB 2.4.6 發佈。

2013年11月01日，MongoDB 2.4.8 發佈。

……

2.3 MongoDB優勢

到目前爲止，MongoDB是一個新的和廣泛使用的數據庫。 它是一個基於文檔的非關係數據庫提供程序。

關係數據庫具備典型的架構設計，能夠顯示錶的數量以及這些表之間的關係，而在MongoDB中則沒有關係的概念。

優勢：

MongoDB 的架構較少。它是一個文檔數據庫，它的一個集合持有不一樣的文檔。

從一個到另外一個的文檔的數量，內容和大小可能有差別。

MongoDB 中單個對象的結構很清淅。

MongoDB 中沒有複雜的鏈接。

MongoDB 提供深度查詢的功能，由於它支持對文檔的強大的動態查詢。

MongoDB 很容易擴展。

它使用內部存儲器來存儲工做集，這是其快速訪問的緣由。

MongoDB的獨特功能：

使用方便

重量輕/輕量級

比RDBMS快得多

應該在哪些場景使用MongoDB呢？

大而複雜的數據

移動和社會基礎設施數據

內容管理和交付

用戶數據管理

數據中心