MongoDB的介绍
·
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。
思考:如果用
MySQL
呢?
答:相对
MySQL
,可以以更低的成本解决问题(包括学习、开发、运维等成本)
MongoDB简介
MongoDB
是一个开源、高性能、无模式的文档型数据库,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。
体系结构
MySQL
和
MongoDB
对比
SQL
术语
/
概念
|
MongoDB
术语
/
概念
|
解释
/
说明
|
database
|
database
|
数据库
|
table
|
collection
|
数据库表
/
集合
|
row
|
document
|
数据记录行
/
文档
|
column
|
field
|
数据字段
/
域
|
index
|
index
|
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 key
|
primary key
|
主键
,MongoDB
自动将
_id
字段设置为主键
|
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”)}
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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