關於MongoDB的簡單理解（一）--基礎篇

1、什麼是MongoDB？

• MongoDB是一個基於分佈式文件存儲的文檔數據庫，旨在簡化開發和擴展，爲WEB應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案。
• MongoDB是一個介於關係數據庫和非關係數據庫之間的產品，是非關係數據庫當中功能最豐富，最像關係數據庫的。

2、爲何要了解MongoDB?

• 具備良好的伸縮性，在高負載的狀況下，添加更多的節點，能夠保證服務器性能（關係型數據庫伸縮困難）。
• 數據模型直觀，且它支持的數據結構很是鬆散，是相似json的bson格式，所以能夠存儲比較複雜的數據類型。
• 支持多種存儲引擎且查詢語言豐富，能夠方便的進行數據的增刪改查。
• 可用性高，MongoDB的複製工具（稱爲副本集）提供了自動故障轉移、數據冗餘等功能。

3、MongoDB的關鍵特性

　　本文要介紹的MongoDB關鍵特性主要包含如下內容

• 文檔數據模型
• ad hoc查詢
• 索引
• 複製
• 加速與持久化
• 伸縮

3.1 文檔數據模型

官方概述：

　　數據庫很大程度上是由其數據模型定義的，MongoDB的數據模型是面向文檔的。

　　MongoDB中的記錄是一個文檔，它是由字段和值對組成的數據結構。MongoDB文檔相似於JSON對象。字段的值能夠包括其餘文檔，數組和文檔數組。

       

文檔的優勢：

• 文檔（即對象）對應於許多編程語言中的本機數據類型。
• 嵌入式文檔和數組減小了對昂貴鏈接的需求。
• 動態模式支持流暢的多態性。

注意事項：

　　MongoDB以二進制JSON格式存儲文檔數據，或者叫作BSON。BSON有類似的數據結構，是專門爲文檔存儲設計。當咱們查詢Mongo並返回結果的時候，這些數據會轉化爲易於閱讀的數據格式。

　　關係數據庫中包含表，MongoDB擁有集合。換句話說，Mysql、Oracle等關係型數據庫在表的行裏保存數據，而MongoDB在集合的文檔裏保存數據（集合相似於表）。

　　MongoDB的集合中的數據存儲在硬盤上，並且大部分查詢須要指定查詢的目標集合。

3.2 ad hoc查詢

概述：

　　ad hoc queries（主動查詢模式，也有翻譯爲「即席查詢」的）是指不須要事先定義系統接收何種查詢。

舉例說明：

　　以關係型數據庫來講，假設A表存儲了整個醫院門診患者的基本信息，B表存儲了患者的掛號信息，若是想查詢張三醫生接診的年齡大約50的患者信息。

SELECT
    * 
FROM
    A
    LEFT JOIN B ON A.pat_no = B.pat_no 
WHERE
    A.age > 50
    AND B.doctor = '張三';

　　等價的MongoDB查詢，使用document文檔做爲匹配器。（$gt：大於）

db.A.find({'doctor': '張三', 'age': {'$gt', 50}});

注意：

　　關係型數據庫查詢依賴於嚴格的範式模型，數據分別存放在A、B兩張表中，MongoDB假設數據都存在每一個A集合中。

　　以上兩種方式都演示了任意組合屬性的功能，這也是ad hoc查詢的功能。

3.3 索引

建立索引緣由：

　　隨着數據庫中添加的文檔數量約來越多，查詢的成本會變得約來越高，有時無異於大海撈針。

使用索引的好處：

　　索引相似於圖書的目錄，咱們能夠經過目錄，快速查找想要知道的內容。

MongoDB的索引：

　　MongoDB中的索引使用了B-樹（平衡樹）數據結構，B-樹索引也大量使用於許多關係型數據庫中。

　　使用MongoDB，每一個集合咱們能夠建立64個索引，例如升序、降序、複合鍵、哈希、文本以及地理空間索引等

3.4 複製

概述：

　　Mongo提供了數據庫的複製特性，叫作可複製結合（replica set）。

MongoDB如何保證複製：

　　在多個機器上分佈式存儲數據，當服務器或網絡出錯時，實現數據冗餘存取和自動災備。

　　與其餘數據庫主從複製相似，可複製集合的主節點能夠同時接受讀/寫操做，可是從節點只能進行讀取操做。若是服務主節點失敗，集羣會選擇一個從節點，並自動提高爲主節點。當以前的主節點主節點恢復後，自動做爲從節點進行工做。

3.5 加速與持久化

寫入速度（write speed）：

　　數據庫給定的時間內插入、更新、刪除的容量。

持久化（durability）:

　　數據庫寫操做被永久保存的保證級別。

3.6 伸縮

　　伸縮數據庫的最簡單的方式就是升級服務器硬件（添加更快的磁盤、更多的內存、更強的CPU來接觸數據庫性能瓶頸）。

垂直擴展（vertical scaling 或 scaling up）

　　提高單節點參數的作法一般稱爲垂直擴展，垂直擴展很是簡單、可靠，可是達到某個點後成本很高，最終達到一個沒法低成本垂直擴展的臨界點。

水平擴展（horizontally 或 scaling out）

　　水平擴展指的是在多臺機器上分佈式存儲數據庫，而不是提高單個節點的配置。水平擴展架構能夠運行在許多臺很小的、很廉價的機器上，一般能夠減小硬件的成本。而且分佈式存儲數據能夠下降宕機帶來的丟失數據的後果。 

MongoDB的伸縮性

　　MongoDB採用基於範圍的分區機智來實現水平擴展，稱爲分片機智，它能夠自動化管理每一個分佈式節點存儲的數據。（另外，還有基於哈希和基於tag的分片機制）

　　分片系統處理額外的分片節點，並且它還會自動化災備，每一個獨立的節點是一個可複製集合，至少由2臺機器組成，確保節點失敗的時候能夠自動回覆。

4、總結

　　總的來講，Mongo的概念理解起來不算太難，有關係型數據庫相關經驗的能夠對比着進行學習。