• 02-MongoDB基本概念


    MongoDB相关概念

    1 业务应用场景

    传统的关系型数据库(如MySQL),在数据操作的“三高”需求以及应对Web2.0的网站需求面前,显得力不从心。

    解释:“三高”需求:

    • High performance - 对数据库高并发读写的需求。
    • Huge Storage - 对海量数据的高效率存储和访问的需求。
    • High Scalability && High Availability- 对数据库的高可扩展性和高可用性的需求。

    而MongoDB可应对“三高”需求。

    具体的应用场景如:

    1)社交场景,使用 MongoDB 存储存储用户信息,以及用户发表的朋友圈信息,通过地理位置索引实现附近的人、地点等功能。

    2)游戏场景,使用 MongoDB 存储游戏用户信息,用户的装备、积分等直接以内嵌文档的形式存储,方便查询、高效率存储和访问。

    3)物流场景,使用 MongoDB 存储订单信息,订单状态在运送过程中会不断更新,以 MongoDB 内嵌数组的形式来存储,一次查询就能将订单所有的变更读取出来。

    4)物联网场景,使用 MongoDB 存储所有接入的智能设备信息,以及设备汇报的日志信息,并对这些信息进行多维度的分析。

    5)视频直播,使用 MongoDB 存储用户信息、点赞互动信息等。

    这些应用场景中,数据操作方面的共同特点是:

    (1)数据量大

    (2)写入操作频繁(读写都很频繁)

    (3)价值较低的数据,对事务性要求不高

    对于这样的数据,我们更适合使用MongoDB来实现数据的存储。

    什么时候选择MongoDB

    在架构选型上,除了上述的三个特点外,如果你还犹豫是否要选择它?可以考虑以下的一些问题:

    ​ 应用不需要事务及复杂 join 支持

    ​ 新应用,需求会变,数据模型无法确定,想快速迭代开发

    ​ 应用需要2000-3000以上的读写QPS(更高也可以)

    ​ 应用需要TB甚至 PB 级别数据存储

    ​ 应用发展迅速,需要能快速水平扩展

    ​ 应用要求存储的数据不丢失

    ​ 应用需要99.999%高可用

    ​ 应用需要大量的地理位置查询、文本查询

    如果上述有1个符合,可以考虑 MongoDB,2个及以上的符合,选择 MongoDB 绝不会后悔

    2 MongoDB简介

    • MongoDB是一个开源、高性能、无模式文档型数据库,当初的设计就是用于简化开发和方便扩展,是NoSQL数据库产品中的一种。是最像关系型数据库(MySQL)的非关系型数据库。
    • 它支持的数据结构非常松散,是一种类似于 JSON 的 格式叫 BSON,所以它既可以存储比较复杂的数据类型,又相当的灵活。
    • MongoDB中的记录是一个文档,它是一个由字段和值对(field:value)组成的数据结构。MongoDB文档类似于JSON对象,即一个文档认为就是一个对象。字段的数据类型是字符型,它的值除了使用基本的一些类型外,还可以包括其他文档、普通数组和文档数组。

    3 体系结构

    MySQL 与 MongoDB相比

    SQL术语/概念MongoDB术语/概念解释/说明
    databasedatabase数据库
    tablecollection数据库表/集合
    rowdocument数据记录行/文档
    columnfield数据字段/域
    indexindex索引
    table joins表连接,MongoDB不支持
    嵌入文档MongoDB通过嵌入式文档来替代多表连接
    primary keyprimary key主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键

    4 数据模型

    • MongoDB的最小存储单位就是文档(document)对象。文档(document)对象对应于关系型数据库的行。数据在MongoDB中以BSON(Binary-JSON)文档的格式存储在磁盘上。
    • BSON(Binary Serialized Document Format)是一种类json的一种二进制形式的存储格式,简称Binary JSON。BSON和JSON一样,支持内嵌的文档对象和数组对象,但是BSON有JSON没有的一些数据类型,如Date和BinData类型。
    • BSON采用了类似于 C 语言结构体的名称、对表示方法,支持内嵌的文档对象和数组对象,具有轻量性、可遍历性、高效性的三个特点,可以有效描述非结构化数据和结构化数据。这种格式的优点是灵活性高,但它的缺点是空间利用率不是很理想。
    • Bson中,除了基本的JSON类型:string,integer,boolean,double,null,array和object,mongo还使用了特殊的数据类型。这些类型包括 date,object id,binary data,regular expression 和code。每一个驱动都以特定语言的方式实现了这些类型,查看你的驱动的文档来获取详细信息。

    BSON数据类型参考列表:

    数据类型描述举例
    字符串UTF-8字符串都可表示为字符串类型的数据{“x” : “foobar”}
    对象id对象id是文档的12字节的唯一 ID{“X” :ObjectId() }
    布尔值真或者假:true或者false{“x”:true}+
    数组值的集合或者列表可以表示成数组{“x” : [“a”, “b”, “c”]}
    32位整数类型不可用。JavaScript仅支持64位浮点数,所以32位整数会被自动转换。shell是不支持该类型的,shell中默认会转换成64位浮点数
    64位整数不支持这个类型。shell会使用一个特殊的内嵌文档来显示64位整数shell是不支持该类型的,shell中默认会转换成64位浮点数
    64位浮点数shell中的数字就是这一种类型{“x”:3.14159,“y”:3}
    null表示空值或者未定义的对象{“x”:null}
    undefined文档中也可以使用未定义类型{“x”:undefined}
    符号shell不支持,shell会将数据库中的符号类型的数据自动转换成字符串
    正则表达式文档中可以包含正则表达式,采用JavaScript的正则表达式语法{“x” : /foobar/i}
    代码文档中还可以包含JavaScript代码{“x” : function() { /* …… */ }}
    二进制数据二进制数据可以由任意字节的串组成,不过shell中无法使用
    最大值/最小值BSON包括一个特殊类型,表示可能的最大值。shell中没有这个类型。

    提示:

    ​ shell默认使用64位浮点型数值。{“x”:3.14}或{“x”:3}。对于整型值,可以使用NumberInt(4字节符号整数)或NumberLong(8字节符号整数),{“x”:NumberInt(“3”)}{“x”:NumberLong(“3”)}

    例如:

    在关系型数据库中

    iduser_nameemailagecity
    1Mark Hanksmark@abc.com25Los Angeles

    BSON

    {
    	"_id": ObjectId("5146bb52d8524270060001f3"),
        "age": 25,
        "city": "Los Angeles",
        "email": "mark@abc.com",
        "user_name": "Mark Hanks"
    }
    
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    5 MongoDB的特点

    MongoDB主要有如下特点:

    (1)高性能

    MongoDB提供高性能的数据持久性。特别是,

    对嵌入式数据模型的支持减少了数据库系统上的I/O活动。

    索引支持更快的查询,并且可以包含来自嵌入式文档和数组的键。(文本索引解决搜索的需求、TTL索引解决历史数据自动过期的需求、地理位置索引可用于构建各种 O2O 应用)

    mmapv1、wiredtiger、mongorocks(rocksdb)、in-memory 等多引擎支持满足各种场景需求。

    Gridfs解决文件存储的需求。

    (2)高可用性:

    MongoDB的复制工具称为副本集(replica set),它可提供自动故障转移和数据冗余。

    (3)高扩展性:

    MongoDB提供了水平可扩展性作为其核心功能的一部分。

    分片将数据分布在一组集群的机器上。(海量数据存储,服务能力水平扩展)

    从3.4开始,MongoDB支持基于片键创建数据区域。在一个平衡的集群中,MongoDB将一个区域所覆盖的读写只定向到该区域内的那些片。

    (4)丰富的查询支持:

    MongoDB支持丰富的查询语言,支持读和写操作(CRUD),比如数据聚合、文本搜索和地理空间查询等。

    (5)其他特点:如无模式(动态模式)、灵活的文档模型、

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/weixin_56058578/article/details/133792309