MongoDB浅析

MongoDB简介

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库。由 C++ 语言编写。旨在为 WEB 应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

MongoDB下载及安装

本文档基于MongoDB3.0.6的版本

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若是下不了，能够去百度网盘 下载 ，提取码ikka

安装

• 解压压缩文件
• 修改/etr/profile文件，添加export PATH=<mongodb-install-directory>/bin:$PATH
• 在根目录下添加目录/data/db，由于mongodb的数据存储默认在该目录下，若是不建立，则在启动的时候经过--dbpath来指定
• 在解压目录/bin经过命令./mongod启动mongodb服务

将MongoDB配置为后台服务

• 在安装目录下添加mongodb.conf文件，文件内容以下：

# 设置MongoDB端口
port=10008
# 设置数据存储目录路径
dbpath=/data/db/
# 设置日志路径
logpath=/data/log/mongodb.log
# 日志文件是否追加
logappend=true
复制代码

• 在/etc/init.d/目录下新建文件mongodb，文件内容以下

#!/bin/sh
#
# chkconfig:   2345 90 10
# description:  Redis is a persistent key-value database
# ### BEGIN INIT INFO
# Short-Description: mongodb
# Description: mongo db server
### END INIT INFO

# 将该路径设置为mongoDB安装路径
PROGRAM=<mongodb-install-directory\>/bin/mongod
MONGOPID=`ps -ef | grep 'mongod' | grep -v grep | awk '{print $2}'`

test -x $PROGRAM || exit 0

case "$1" in
  start)
     ulimit -n 3000
     echo "Starting MongoDB server"
     # 将该路径设置为mongoDB安装路径
     $PROGRAM --fork --quiet -f <mongodb-install-directory\>/mongodb.conf
     echo "Started MongoDB server"
     ;;
  stop)
     echo "Stopping MongoDB server"
     if [ ! -z "$MONGOPID" ]; then
        kill -15 $MONGOPID
     fi
     echo "Stopped MongoDB server"
     ;;
  status)
     ;;
  *)
     echo "Usage: mongodb {start|stop|status}"
     exit 1
esac

exit 0
复制代码

• 执行命令

chmod +x /etc/init.d/mongodb
chkconfig --add mongodb
chkconfig mongodb on
复制代码

• 执行完命令后，就能够经过service mongodb start/stop来启动/中止mongoDB了

MongoDB客户端

在mongoDB安装目录/bin下，执行./mongo便可打开mongoDB客户端shell，同时也能够下载图形客户端，这个网上搜索有不少，我使用的是Studio 3T。MongoDB默认链接的数据库是test

MongoDB概念解析

为了方便理解，咱们拿SQL中的概念来作对比

SQL概念	MongoDB概念	说明
database	database	数据库
table	collection(集合)	表
row	document(文档)	行
column	field(字段)	列
index	index	索引
table joins	不支持，只能嵌入	表链接
primary key	primary key	主键，MongoDB自动将_id字段设置为主键

MongoDB数据类型

数据类型	说明
String	字符串
Integer	整型
Boolean	布尔值
Double	双精度浮点值
Min/Max keys	将一个值与BSON元素的最低值和最高值相对比
Array	用于将数组或列表或多个值存储为一个键
Timestamp	时间戳
Object	内嵌文档
Null	空值
Symbol	符号
Date	日期时间
Object ID	对象ID
Binary Data	二进制数据
Code	代码类型
Regular expression	正则表达式类型

MongoDB命令

• show dbs：显示全部数据库的列表
• db：显示当前数据库对象或集合
• user [database name]：链接到数据库，若是数据库不存在则建立数据库，新建立的数据库不会显示，须要添加数据后才会显示
• db.dropDatabase()：删除当前数据库，即先切换到要删除的数据库
• db.[collection.name].drop()：删除集合
• db.createCollection(name, options)：建立集合，name-集合名称，options-可选参数，可选参数以下

字段	类型	说明
capped	布尔	true-固定集合，若是为true，则必须指定size参数，当达到最大值时，会自动覆盖最先的文档
autoIndexId	布尔	false-默认，true-自动在_id字段建立索引
size	数字	为固定集合指定一个最大值(按字节计算)
max	数字	指定固定集合中包含文档的最大数量

• show collections|show tables：查看集合
• db.[collection.name].insert(document)：插入文档
• db.collection.update(,,{upsert:,multi:,writeConcern:})：更新文档，可选参数以下：
  • query：update的查询条件
  • update：update的对象
  • upsert：这个参数的意思是，若是不存在update的记录，是否插入objNew,true为插入，默认是false，不插入。
  • multi：mongodb 默认是false,只更新找到的第一条记录，若是这个参数为true,就把按条件查出来多条记录所有更新。
  • writeConcern：抛出异常的级别

Mongo复制集

概述

Mongodb复制集（replica set）由一组Mongod实例（进程）组成，包含一个Primary节点和多个Secondary节点，Mongodb Driver（客户端）的全部数据都写入Primary，Secondary经过oplog来同步Primary的数据，保证主从节点数据的一致性；复制集在完成主从复制的基础上，经过心跳机制，一旦Primary节点出现宕机，则触发选举一个新的主节点，剩下的secondary节点指向新的Primary，时间应该在10-30s内完成感知Primary节点故障，实现高可用数据库集群。特色以下：

• Primary节点是惟一的，但不是固定的
• 由大多数据原则保证数据的一致性
• Secondary节点没法写入（默认状况下，不使用驱动链接时，也是不能查询的）
• 相对于传统的主从结构，复制集能够自动容灾

选举机制

每一个节点经过优先级定义出节点的类型（标准、被动、投票） 标准节点经过对比自身数据进行选举出primary节点或者secondary节点
影响选举的因素：

1. 心跳检测：复制集内成员每隔两秒向其余成员发送心跳检测信息，若10秒内无响应，则标记其为不可用
2. 链接：在多个节点中，最少保证两个节点为活跃状态，若是集群中共三个节点，挂掉两个节点，那么剩余的节点不管状态是primary仍是处于选举过程当中，都会直接被降权为secondary

触发选举的状况：

1. 初始化状态
2. 从节点们没法与主节点进行通讯
3. 主节点辞职 主节点辞职的状况：
4. 在接收到replSetStepDown命令后
5. 在现有的环境中，其余secondary节点的数据落后于自己10s内，且拥有更高优先级
6. 当主节点没法与群集中多数节点通讯

注：当主节点辞职后，主节点将关闭自身全部的链接，避免出现客户端在从节点进行写入操做

MongoDB分片

概述

分片是指将数据库拆分，将其分散在不一样的机器上的过程。分片集群是一种水平扩展数据库系统性能的方法，可以将数据集分布式存储在不一样的分片上，每一个分片只保存数据集的一部分，MongoDB保证各个分片之间不会有重复的数据，全部分片保存的数据之和就是完整的数据集。分片集群将数据集分布式存储，可以将负载分摊到多个分片上，每一个分片只负责读写一部分数据，充分利用了各个shard的系统资源，提升数据库系统的吞吐量。注：在3.2版本后，分片技术必须结合复制集完成

存储原理

• Config Server：负责追踪数据块在shard上的分布信息，每一个分片存储哪些数据块，叫作分片的元数据，保存在config server上的数据库config中，通常使用3台config server，全部config server中的config数据必须彻底相同
• Shard Server：数据块真正存放的单位
• Mongos Server：数据库集群请求的入口，全部的请求都经过mongos进行协调，查看元数据，查找数据块的存放位置，至关于一个请求分发中心，在生产环境中一般有多个mongos做为请求的入口，提升可用性。
• 请求示意图以下：

分片的片键

定义：片键是文档的一个属性字段或是一个复合索引字段，一旦创建后不可改变，片键是拆分数据的关键，决定了数据在分片过程当中数据的存储位置。建立片键时，须要有一个支撑片键运行的索引。
片键的分类以下：

• 递增片键：使用时间戳、日期、自增主键，ObjectID，_id等，此类片键的写入操做集中在一个分片服务器上，写入不具备分散性，分割容易，但比较容易致使单台服务器压力较大

mongos> use 库名
mongos> db.集合名.ensureIndex({"键名":1})                ##建立索引                
mongos> sh.enableSharding("库名")                        ##开启库的分片
mongos> sh.shardCollection("库名.集合名",{"键名":1})        ##开启集合的分片并指定片键
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• 哈希片键：使用一个哈希索引字段做为片键，使数据在各节点分布比较均匀，可是没法实现范围区分

mongos> use 库名
mongos> db.集合名.ensureIndex({"键名":"hashed"})                ##建立索引                
mongos> sh.enableSharding("库名")                        ##开启库的分片
mongos> sh.shardCollection("库名.集合名",{"键名":1})        ##开启集合的分片并指定片键
复制代码

• 组合片键：数据库中没有比较合适的键值供片键选择，能够选另外一个字段使用组合片键，甚至能够添加冗余字段来组合
• 标签片键：数据存储在指定的分片服务器上，能够为分片添加tag标签，而后指定相应的tag

MongoDB备份与恢复

mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory：

• -h MongoDB所在服务器地址
• -d 须要备份的数据库实例
• -o 备份的数据存放位置

mongorestore -h <:port> -d dbname

• -h MongoDB所在服务器地址
• -d 须要恢复的数据库实例
• path 设置备份数据所在位置

MongoDB与Spring Boot集成

1. 引入jar包

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId>
</dependency>
复制代码

2. 添加配置

spring:
  data:
    mongodb:
      host: 127.0.0.1
      port: 10008
      database: test
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3. 在代码中引入MongoTemplate

@Autowired
private MongoTemplate mongoTemplate;
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更多详情请参考项目https://github.com/xsj1987/mongodb-test

MongoDB监控

在安装目录/bin/下有两个命令能够用来监控

• mongostat：经过间隔固定时间获取mongodb的当前运行状态
• mongotop：用来跟踪一个MongoDB实例，提供每一个集合的水平的统计数据