MongoDB基本概念和原理

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是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰
富，最像关系数据库的。它支持的数据结构非常松散，是类似json的bson格式，因此可以
存储比较复杂的数据类型。
Mongo最大的特点是它支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，
几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。

MongoDB主要场景如下：
1）网站实时数据处理。非常适合实时的插入、更新与查询，并具备网站实时数据存储所需的复制及高度伸缩性。
2）缓存。由于性能很高，它适合作为信息基础设施的缓存层。在系统重启之后，由它搭建的持久化缓存层可以避免下层的数据源过载。
3）高伸缩性的场景。非常适合由数十或数百台服务器组成的数据库，它的路线图中已经包含对MapReduce引擎的内置支持。

不适用的场景如下：
1）要求高度事务性的系统。
2）传统的商业智能应用。
3）复杂的跨文档（表）级联查询。

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NoSQL概述

1. NoSQL，指的是非关系型的数据库。NoSQL 有时也称作Not Only SQL 的缩写，
2. 是对不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统称。NoSQL 用于超大规模数据的存储

关系数据库对比非关系数据库

关系型数据库                                                NoSQL 数据库
高度组织化结构化数据                                代表着不仅仅是SQL
结构化查询语言（SQL）                            没有声明性查询语言
数据和关系都存储在单独的表中               没有预定义的模式
数据操作语言，数据定义语言                   键-值对存储，列存储，文档存储，图形数据库
严格的一致性                                                最终一致性，而非ACID 属性
基础事务                                                        非结构化和不可预知的数据
.                                                                         CAP 定理
.                                                                         高性能，高可用性和可伸缩性

 

NoSQL数据库分类

列存储：Hbase/Cassandra

文档存储：MongoDB/CounchDB

key-value存储：Redis/Memcache

图存储：Neo4j/FlockDB

对象存储：Db4o

XML数据库：BaseX

 

CAP原则
CAP 定理（CAP theorem）, 又被称作布鲁尔定理（Brewer’s theorem）, 它指出对于一个分布式计算系统来说，不可能同时满足以下三点:

1. 一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)
2. 可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)
3. 分区容错性(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不影响系统的继续运行)

CAP 理论的核心是:

一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个

根据CAP 原理将NoSQL 数据库分成了满足CA 原则、满足CP 原则和满足AP 原则三大类：

1. CA – 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
2. CP – 满足一致性，分区容错性的系统，通常性能不是特别高。
3. AP – 满足可用性，分区容错性的系统，通常可能对一致性要求低一些。

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[infobox title=”MongoDB体系结构“]

关系数据库	MongoDB	解释对比
Database	Database	数据库/数据库
Table	Collection	数据库表/集合
Row	Document	数据库记录行/文档
Column	Field	数据列/数据字段
Index	Index	索引/索引
Table join		表关联/MongoDB不支持
Primary key	Object ID	主键/MongoDB自动将_id设为主键

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[infobox title=”MongoDB数据类型“]

BSON( Binary Serialized Document Format) 是一种二进制形式的存储格式，
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、高效性的特点

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[infobox title=”MongoDB底层原理“]

Mongos是Sharded cluster的访问入口，强烈建议所有的管理操作、读写操作都通过mongos来完成，以保证cluster多个组件处于一致的状态。

Mongos本身并不持久化数据，Sharded cluster所有的元数据都会存储到Config Server，而用户的数据则会分散存储到各个shard。Mongos启动后，

会从config server加载元数据，开始提供服务，将用户的请求正确路由到对应的Shard。

 

 

MongoDB 的集群部署方案中有三类角色：

实际数据存储结点、配置文件存储结点和路由接入结点。

MongDB客户端访问过程：

连接的客户端直接与路由结点相连，从配置结点上查询数据，根据查询结果到实际的存储结点上查询和存储数据。

MongoDB 的部署方案：

单机部署、复本集（主备）部署、分片部署、复本集与分片混合部署。

Sharding分片技术(混合模式)高可用方案的大体架构图：

Sharding分片技术(混合模式)高可用方案架构下向mongodb写数据的流程图：

Sharding分片技术(混合模式)高可用方案架构下向mongodb读数据的流程图：

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