技术总结(四十)

server/2024/12/2 6:01:25/

MongoDB 的存储结构是什么?


MongoDB 的存储结构区别于传统的关系型数据库,主要由如下三个单元组成:

文档(Document):MongoDB 中最基本的单元,由 BSON 键值对(key-value)组成,类似于关系型数据库中的行(Row)。
集合(Collection):一个集合可以包含多个文档,类似于关系型数据库中的表(Table)。
数据库(Database):一个数据库中可以包含多个集合,可以在 MongoDB 中创建多个数据库,类似于关系型数据库中的数据库(Database)。
也就是说,MongoDB 将数据记录存储为文档 (更具体来说是BSON 文档),这些文档在集合中聚集在一起,数据库中存储一个或多个文档集合。

文档

MongoDB 中的记录就是一个 BSON 文档,它是由键值对组成的数据结构,类似于 JSON 对象,是 MongoDB 中的基本数据单元。字段的值可能包括其他文档、数组和文档数组。

 

文档的键是字符串。除了少数例外情况,键可以使用任意 UTF-8 字符。

  • 键不能含有 \0(空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
  • 和 $ 有特别的意义,只有在特定环境下才能使用。
  • 以下划线_开头的键是保留的(不是严格要求的)。

BSON [bee·sahn] 是 Binary JSON的简称,是 JSON 文档的二进制表示,支持将文档和数组嵌入到其他文档和数组中,还包含允许表示不属于 JSON 规范的数据类型的扩展。有关 BSON 规范的内容,可以参考 bsonspec.org,另见BSON 类型。根据维基百科对 BJSON 的介绍,BJSON 的遍历速度优于 JSON,这也是 MongoDB 选择 BSON 的主要原因,但 BJSON 需要更多的存储空间。

与 JSON 相比,BSON 着眼于提高存储和扫描效率。BSON 文档中的大型元素以长度字段为前缀以便于扫描。在某些情况下,由于长度前缀和显式数组索引的存在,BSON 使用的空间会多于 JSON。

 

MongoDB 有什么特点?

  • 数据记录被存储为文档:MongoDB 中的记录就是一个 BSON 文档,它是由键值对组成的数据结构,类似于 JSON 对象,是 MongoDB 中的基本数据单元。
  • 模式自由:集合的概念类似 MySQL 里的表,但它不需要定义任何模式,能够用更少的数据对象表现复杂的领域模型对象。
  • 支持多种查询方式:MongoDB 查询 API 支持读写操作 (CRUD)以及数据聚合、文本搜索和地理空间查询。
  • 支持 ACID 事务:NoSQL 数据库通常不支持事务,为了可扩展和高性能进行了权衡。不过,也有例外,MongoDB 就支持事务。与关系型数据库一样,MongoDB 事务同样具有 ACID 特性。MongoDB 单文档原生支持原子性,也具备事务的特性。MongoDB 4.0 加入了对多文档事务的支持,但只支持复制集部署模式下的事务,也就是说事务的作用域限制为一个副本集内。MongoDB 4.2 引入了分布式事务,增加了对分片集群上多文档事务的支持,并合并了对副本集上多文档事务的现有支持。
  • 高效的二进制存储:存储在集合中的文档,是以键值对的形式存在的。键用于唯一标识一个文档,一般是 ObjectId 类型,值是以 BSON 形式存在的。BSON = Binary JSON, 是在 JSON 基础上加了一些类型及元数据描述的格式。
  • 自带数据压缩功能:存储同样的数据所需的资源更少。
  • 支持 mapreduce:通过分治的方式完成复杂的聚合任务。不过,从 MongoDB 5.0 开始,map-reduce 已经不被官方推荐使用了,替代方案是 聚合管道。聚合管道提供比 map-reduce 更好的性能和可用性。
  • 支持多种类型的索引:MongoDB 支持多种类型的索引,包括单字段索引、复合索引、多键索引、哈希索引、文本索引、 地理位置索引等,每种类型的索引有不同的使用场合。
  • 支持 failover:提供自动故障恢复的功能,主节点发生故障时,自动从从节点中选举出一个新的主节点,确保集群的正常使用,这对于客户端来说是无感知的。
  • 支持分片集群:MongoDB 支持集群自动切分数据,让集群存储更多的数据,具备更强的性能。在数据插入和更新时,能够自动路由和存储。
  • 支持存储大文件:MongoDB 的单文档存储空间要求不超过 16MB。对于超过 16MB 的大文件,MongoDB 提供了 GridFS 来进行存储,通过 GridFS,可以将大型数据进行分块处理,然后将这些切分后的小文档保存在数据库中。

MongoDB 适合什么应用场景?


**MongoDB 的优势在于其数据模型和存储引擎的灵活性、架构的可扩展性以及对强大的索引支持。
**选用 MongoDB 应该充分考虑 MongoDB 的优势,结合实际项目的需求来决定:随着项目的发展,使用类 JSON 格式(BSON)保存数据是否满足项目需求?MongoDB 中的记录就是一个 BSON 文档,它是由键值对组成的数据结构,类似于 JSON 对象,是 MongoDB 中的基本数据单元。是否需要大数据量的存储?是否需要快速水平扩展?MongoDB 支持分片集群,可以很方便地添加更多的节点(实例),让集群存储更多的数据,具备更强的性能。是否需要更多类型索引来满足更多应用场景?MongoDB 支持多种类型的索引,包括单字段索引、复合索引、多键索引、哈希索引、文本索引、 地理位置索引等,每种类型的索引有不同的使用场合。


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