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#1 MongoDB基本概念和特点

1.MongoDB的基本特点

  1. 非关系型数据库,基于 Document data model(文档数据模型)
  2. MongoDB以 BSON (BinaryJSON) 格式存储数据,类似于 JSON 数据形式
  3. 关系型数据库使用 table (tables of rows)形式存储数据,而MongoDB使用 collections (collections of documents)
  4. 支持 临时查询(ad hoc queries): 系统不用提前定义可以接收的查询类型
  5. 索引通过 B-tree 数据结构, 3.2版本的WiredTiger 支持 log-structured merge-trees(LSM)
  6. 支持索引和次级索引(secondary indexes): 次级索引是指文档或row有一个 主键(primary key)作为索引,同时允许文档或row内部还拥有一个索引,提升查询的效率,这也是MongoDB比较大的一个特点
  7. 无架构(schema-less)
  8. MongoDB中的 document 相当于关系型数据库中的 row; document 的集合称之为 collection , 相当于关系型数据库中的 table
MongoDB和关系型数据库的区别.jpg

2.副本(Replication)

MongoDB通过拓扑学(replica set 副本集) 提供数据库副本。

副本集的功能:

  • 副本集将数据分布在2个或多个机器上,用于自动故障转移(automatic failover)和冗余
  • 扩大数据库的读取能力(scale database reads),这对读入密集(read-intensive)的应用,可以通过副本集群方式分散数据库的读取

包含MongoDB服务的副本集通常分布在分散的物理设备上,通常称之为 node (节点)

  • 在特定的时间,某个副本集作为主节点(primary node), 其余的副本集作为次级节点(secondary node)
  • primary node: 支持读,写
  • secondary node: 只支持读取
  • 副本集最大的特点就是支持自动故障转移,如果主节点出错,则某个次级节点将变为主节点,等到出错节点修复,将自动变为次级节点
#1副本集节点.png

3.速度和稳定性(speed and durability)

在数据库领域,speed和durability存在一个相反的关系,write speed可以理解为 在给定时间单位帧inserts, updates, deletes 的容量。
durability 表示确保写入操作变为持久数据的可靠级别。

数据库设计者经常需要在读写速度和稳定性之间做出平衡决定。MongoDB这2者之间的平衡在于 写入的语义(write semantics)是否开启日志(enable journaling)

4.规模缩放(Scaling) 和 分片(shard)

分为:

  • 垂直缩放(vertically scaling): 比如更快的磁盘读写速度,更多内存,更强大的CPU
  • 水平缩放(horizontally scaling): 也称之为 scaling out, 比如增加设备的数量

MongoDB是的水平缩放可控,通过基于范围分区机制(range-based partitioning mechanism), 也称之为sharding(分片),自动的掌握数据在不同节点的分布。除了基于范围的分片机制,还有基于 hash-tag-based的分片机制。

分片系统处理其它的分片节点,同时使用自动故障转移。独立的分片由至少包含2个节点的副本集组成,这样确保了单节点失败时的自动修复

更多关于scaling可以参考这篇文章: How to scale a Nodejs app based on number of users

4.命令行工具

MongoDB提供了很多命令行工具:

  • mongodumpmongorestore: 用于备份和修复数据库,mongodump将数据库以原生的 BSON格式存储数据库数据,因此最好只用于备份,优势在于可热备份(hot backup), 然后 mongorestore 能够很容易的恢复
  • mongoimportmongoexport: 导入和导出 JSON, CSV, TSV 数据。mongoimport 能够很好的用于初始数据的导入
  • mongostat: 类似于 iostat,这个工具用于轮询MongoDB,系统提供有用的统计(stats),包括每秒操作次数(inserts, queries, updates等等操作),查看虚拟内存的分布,连接服务器的数量
  • mongotop: 类似于 top, 这个工具轮询MongoDB,显示读取和写入每个collection的总时间
  • mongoperf: 帮助理解磁盘操作当运行MongoDB实例时
  • mongooplog: 显示MongoDB oplog
  • Bsondump: 将BSON文件格式转换为人类可读的格式,比如 JSON

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