MongoDB 使用经验

最初听说 MongoDB 的时候，我总是觉得它的稳定性堪忧，后来用了差不多一年的时间，其实也没有遇到过什么问题，反而是 MySQL 出现过几次丢失数据的情况。配合 Node.js 使用 MongoDB 是一件非常舒畅的事情，从前端，到后端，再到数据库，统统全是 JSON.

本文的定位是一篇对 MongoDB 的一个概览性的介绍，告诉你 MongoDB 的特点和功能，以及如果需要了解某个功能，应当搜索什么关键词，并不直接涉及技术细节。

特点

• 无模式

  MongoDB 中的每一条文档，都是一个 JSON 对象，因此你无需预定义一个集合的结构，集合中的每个文档也可以有不同的结构。

• 异步写入

  MongoDB 默认所有的写操作都是『不安全』的，即当请求被 MongoDB 收到时，不等写入操作完成，就返回一个『成功』的响应。
  这是默认的行为，当然你设置一些选项，让操作等待等待写入完成后再返回响应。不过对于大多数应用，这种『不安全』已经足够安全了。

• 简单查询

  MongoDB 只支持简单的查询，MongoDB 只储存数据，更多的逻辑应该在应用中解决。因此 MongoDB 有着简单的且在各编程语言下高度一致的 API 接口。

• 无需运维

  MongoDB 几乎没有什么选项可以设置，集群也是设置一次之后就可以自动地解决故障，极少需要维护。

安装和备份

MongoDB 的安装很简单，直接在官网下载二进制版本，运行其中的 mongod 即可启动数据库，运行 mongo 即可启动客户端 Shell, 或者你也可以从软件源中安装。
MongoDB 被设计运行于 64bit 的操作系统，在 32bit 的情况下，数据文件最大限制为 2GiB.

MongoDB 在运行时并不会实时地将修改写入磁盘，因此在关闭服务器时需要给 MongoDB 时间将所有数据写入磁盘。当出现服务器突然掉电的情况时，MongoDB 的数据库文件会损坏，需要进行修复才能重新运行，这个过程中会丢失掉电时正在进行的写入操作。在对运行中的 MongoDB 进行备份时，需要使用自带的 mongodump 工具，不能直接复制其数据库文件。

设计文档结构

• ObjectID

  MongoDB 会为每一个文档默认添加一个名为 _id, 类型为 Object 的字段，这个字段用来唯一地标识每一个文档。这个 ID 通过时间，服务器，进程号被生成，甚至可以认为是全世界唯一的。
  除了 MongoDB 默认为 _id 添加 ObjectID, 你也可以自己在文档中创建 ObjectID, 来起到唯一地标识某个对象的功能。

引用关系

例如我们有一个 topic 集合，topic 都是 account 创建的，所以 topics 中要引用来自 accounts 中的 account.

// accounts
{
    _id: <ObjectID 1>,
    name: "jysperm"
}

// topics
{
    _id: <ObjectID 2>,
    account_id: <ObjectID 1>
}

嵌入关系

每个 topic 会有一些 reply, 所以在 topic 中可以嵌入 reply.

// topics
{
    _id: <ObjectID 2>,
    account_id: <ObjectID 1>

    replies: [
        {
            _id: <ObjectID 3>,
            content: "xxoo"
        }
    ]
}

引用 Vs 嵌入

在上面第一个例子中，topic 其实也可以嵌入 account 中；而第二个例子中，reply 也可以使用一个新的集合，然后来引用 topic, 那么应该如何选择这两种关系呢。

我们主要从几个出发点来考虑：

• 查询

  我们可以考虑查询 account 时，是否需要他所有的 topic, 或者查询 topic 时，是否需要它所有的 reply.
  从查询的角度来考虑，如果需要一同获得这两种数据，那么就应该嵌入，如果不需要，就应该引用。

• 数据的增长性

  我们还可以考虑 account 的 topic 数量在今后会有怎样的增长，topic 的 reply 数量会有怎样的增长。
  如果增长是没有限度的，那么就应该引用，如果增长是有限的，那么就可以嵌入。

• 对应关系

  如果是一对一关系，或者一对多关系，那么可以考虑嵌入，如果是多对多关系，那么应该引用。

• 原子性

  MongoDB 仅在文档层面提供原子性，如果有两个非常敏感的数据需要同时被更新，那么他们有必要存在于同一个文档中。

查询和更新

所谓『增删查改』在 MongoDB 里对应：

• find/findOne: 查询
• update/save: 修改
• insert/save: 新增
• remove: 删除

在 MongoDB 中，操作符以 $ 开头，主要分为三类：查询操作符，更新操作符，聚合查询操作符。

• 查询操作符

  用于 find 和 update 中的查询器，如 $gt(大于), $ne(不等于), $in(匹配几个值之一), 逻辑运算：$and, $not.

• 更新操作符

  用于 update 中的更新器，如 $inc(对数字进行增量), $set(修改文档的一部分), $unset(删除一个字段).
  MongoDB 对嵌入式的文档和数组有非常好的支持：$addToSet(向集合中添加元素), $push(向数组添加元素), $pull(从数组移除元素).

• 聚合查询(Aggregation)

  类似于 SQL 数据库中的 GROUP, 提供统计和计算的功能，要多强大有多强大，毕竟可以直接在数据库中运行 JavaScript 代码，不过因为性能的关系，不适合在应用中频繁调用。

查询命令还有几个选项：

• limit: 限制返回的结果数
• skip: 跳过一些结果
• sort: 对结果进行排序
• fields: 只返回指定的字段

副本集(Replica Set)和分片(Sharding)

MongoDB 的副本集采用一主多从的的集群方式。副本集中只有主节点可以写入，其他节点从主节点同步。当主节点故障时，从节点中会自动推选出一个新的主节点。当故障的节点恢复后，会向其他节点同步到最新的数据，然后成为一个从节点。

MongoDB 的分片是指，按照某个字段的值，将数据分为多份，储存在不同的服务器上。客户端会运行一个 mongos 代替 mongod, mongos 相当于一个路由，会根据请求和分片的设置，将请求拆分后发给不同的服务器，得到结果后再将结果组合起来发给客户端。

分片可以与副本集同时使用，此时，每个分片都是一个副本级，这样可以提供非常高的可用率和扩展性。

http://jysperm.me/technology/1575