【資料庫寶典 - MongoDB】基礎介紹

我們在「【資料庫寶典】什麼是NoSQL？能吃嗎？」有談到一些NoSQL的特性，雖然本質上有所差異，但兩方技術發展的產品也都開始互相支援了，比如說MongoDB後來也發展出類SQL語法讓熟悉SQL的開發者可以降低進入門檻，而SQL、postgresql…等也紛紛納入一些NoSQL的元素，雙方都有開始接納不同陣營的開發者，就讓我們來好好了解一下MongoDB吧！

與RDBMS的對應

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SQL有join, 那mongo呢?

1. Embedded Document。
2. Document reference Document。
3. Aggregate & $lookup。

特性

• Schema Free, 因應各種不同結構的資料來源。
• 反正規化， 減少過多的表。
• 高度相容於javascript, 並以json作為儲存格式。
• 讀取效能高於寫入效能。
• Sharding機制, 可以將資料水平切割。

適用場景

• 網站登入/登出。
• 快取。
• 易擴充的系統。
• Event log。
• 關聯性較簡單、業務邏輯單純。

不適用場景

• 高交易需求的系統, 銀行/會計系統, 不嚴謹保證ACID。
• BI應用。

Replica Set

MongoDB 是 NoSQL 的一種，因此也有提供這種高可用性架構。這在 MongoDB 的術語中被稱為 Replica Set。

典型的架構

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• 預設所有的請求都是對 Primary 節點進行。
• Client也可以指定Secondary做為讀取節點。
• 資料會自動複製到另外兩組 Secondary 節點。
• 這些節點彼此透過 Heartbeat (每隔一段時間試探節點是否存活的方式) 檢測狀態，正常的情況每 2 秒會送出 Heartbeat，若是超過 10 秒沒有回覆，代表連線故障。如下：

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當主要連線的節點發生故障時, mongo有自己的機制, 透過選舉的方式會選出一台 Secondary 成為 Primary 接手工作，這樣的能力稱為 Automatic Failover，如下：

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primary到secondary的切換過程中，這一段時間，mongodb是無法提供寫操作的。因此這個時候應用程式需要判斷這些錯誤，然後做retry。

Arbiter

• 一個 Replica Set 中可以有零個或一個 Arbiter。
• 不實際儲存資料內容，僅參與選舉的投票，為的是讓選舉可以達成有效人數。
• 較節省硬體資源。

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MongoDB Sharding 簡介

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• 每一個Shard都是由獨立的mongod 實體或者 Replica Set 所構成。
• Sharding 機制本身是不負責備份的。
• 建議使用 Replica Set 來搭建 MongoDB Sharded Cluster， 如下。

Sharded Cluster 運作機制

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• Router: 主要處理Client端的請求, 並存取Config Servers來決定要往哪個Shard來存取資料。
• Config Servers: 儲存集群的位置、資料及分片的關係，建議要有三個實體以上， 因為Meta太重要了。
• Shard: 實際儲存資料的地方, 可以是單一的mongod也可以是Replica Set。

角色及權限控管(Role Base Access Controller)

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對每個創建的user設置對應的角色:

use test // 到test這個db底下建立user
db.createUser({
  user: "boss",
  pwd: "boss",
  roles: [
    {
      role: "userAdminAnyDatabase",
      db: "admin",
    },
  ],
});

也可以自訂角色來對db進行更細部的控管

• 建立的角色也能繼承其他角色的權限。
• 每個角色可以對db、collection定義可以執行的操作。

db.createRole({
  role: "customRole", // 自訂的角色
  privileges: [
    {
			// 對哪個db裡面的哪個collection配置允許的操作
      resource: { db: "users", collection: "usersCollection" }, 
      actions: ["find"], // 允許的操作
    },
  ],
  roles: [],
});

MongoDB將角色分類為:

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結語

簡單的了解一下MongoDB的基礎特性之後，接下來就可以開始玩玩看這套DB囉，實際使用下來還蠻彈性的，但由於過往都被SQL Schema給框住了，突然少了框框條條卻有些不習慣，但這也是MongoDB的特點，提供靈活彈性的操作方式，讓所有可能性賦能給開發者去發揮。

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