7.4-文檔型數(shù)據(jù)庫-2

7.4文檔型數(shù)據(jù)庫MongoDB數(shù)據(jù)庫的組成MongoDB的集群架構(gòu)【本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)】一、文檔數(shù)據(jù)庫的組成面向集合且模式自由的文檔型數(shù)據(jù)庫。面向集合--數(shù)據(jù)被分組為集合(文檔)；數(shù)據(jù)模式自由；存儲的數(shù)據(jù)是鍵值對的集合，鍵是字符串，值是任意類型，包括數(shù)組和文檔。文檔是MongoDB中數(shù)據(jù)的基本單元，集合可以被看作沒有模式的表，MongoDB每個實例都可容納多個獨(dú)立數(shù)據(jù)庫，每個數(shù)據(jù)庫都有自己的集合和權(quán)限（數(shù)據(jù)庫）。文檔(Document)---文檔組集合:Collection--多個集合:數(shù)據(jù)庫(database)。一個實例支持多個數(shù)據(jù)庫(database)1數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的文件信息默認(rèn)數(shù)據(jù)目錄是/daba/db，存儲所有的數(shù)據(jù)文件，每個數(shù)據(jù)庫都包含一個.ns文件和一些數(shù)據(jù)文件，例如test數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的文件就會由test.ns、test.0、test.1、test.2等組成。預(yù)分配空間的機(jī)制，用0進(jìn)行填充。每新分配一次，它的大小都會是上一個數(shù)據(jù)文件大小的2倍，每個數(shù)據(jù)文件最大2G。數(shù)據(jù)庫的每張表都對應(yīng)一個命名空間，每個索引也有對應(yīng)的命名空間，這些命名空間的元數(shù)據(jù)集中在*.ns文件中。例子–數(shù)據(jù)庫的相關(guān)文件test數(shù)據(jù)庫包含3個文件用于存儲表和索引數(shù)據(jù)，test.2預(yù)分配的空文件，test.0和test.1分到相應(yīng)的盤區(qū)對應(yīng)不同的名字空間。每個命名空間可以包含多個不同的盤區(qū)，不是連續(xù)的，命名空間對應(yīng)的盤區(qū)隨著分配的次數(shù)不斷增長的。不用釋放回收空閑的磁盤空間。

mongodb的數(shù)據(jù)將會保存在底層文件系統(tǒng)中，dbpath設(shè)定為“/data/db”目錄，創(chuàng)建一個database為“test”，collection為“sample”，然后在此collection中插入數(shù)條documents。我們查看dbpath下生成的文件列表：例子–數(shù)據(jù)庫的相關(guān)文件test已經(jīng)有6個數(shù)據(jù)文件（datafiles），每個文件以“database”的名字+序列數(shù)字組成，序列號從0開始，逐個遞增，數(shù)據(jù)文件從16M開始，每次擴(kuò)張一倍（16M、32M、64M、128M...）>ls-lh-rw-------1mongomongo16M11617:24test.0-rw-------1mongomongo32M11617:24test.1-rw-------1mongomongo64M11617:24test.2-rw-------1mongomongo128M11617:24test.3-rw-------1mongomongo256M11617:24test.4-rw-------1mongomongo512M11617:24test.5-rw-------1mongomongo512M11617:24test.6-rw-------1mongomongo16M11617:24test.ns數(shù)據(jù)庫存儲--collection數(shù)據(jù)庫中所有的collections以及索引信息分散存儲在多個數(shù)據(jù)文件中，數(shù)據(jù)分塊的單位為extent（范圍，區(qū)域），即一個datafile中有多個extents組成，extent中可以保存collection數(shù)據(jù)或者indexes數(shù)據(jù)，一個extent只能保存同一個collection數(shù)據(jù)，不同的collections數(shù)據(jù)分布在不同的extents中，indexes數(shù)據(jù)也保存在各自的extents中；在每個database的namespace文件中，每個collection只保存了第一個extent的位置信息，每個extent都維護(hù)者一個鏈表關(guān)系。2Namespace文件對于namespace文件，比如“test.ns”文件，默認(rèn)大小為16M，此文件中主要用于保存“collection”、index的命名信息，可保存collection的“屬性”信息、每個索引的屬性類型等通過配置文件“nsSize”選項來指定存儲大量的collection（比如每一小時生成一個collection，在數(shù)據(jù)分析應(yīng)用中）。

3Journal文件journal日志為mongodb提供了數(shù)據(jù)保障能力，用于當(dāng)mongodb異常crash后，重啟時進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)；mongodb的數(shù)據(jù)持久寫入磁盤是滯后的。默認(rèn)情況下，“journal”特性是開啟的，一個mongodb實例中所有的databases共享journal文件。二、mongoDB的體系結(jié)構(gòu)–集群分布式集群：數(shù)據(jù)備份--安全性，高讀寫服務(wù)的能力和數(shù)據(jù)存儲能力。通過副本集(replica)對數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，通過分片(sharding)對大的數(shù)據(jù)進(jìn)行分割，分布式存儲在不同節(jié)點(diǎn)上。mongodb目前為止支持三種集群模式：主從集群，副本集集群，分片集群。1.集群架構(gòu)單機(jī)實例(mongodinstance)：只有一個單機(jī)實例，客戶端與其直接連接使用。副本集(Replicasets)：副本集通常由至少3個節(jié)點(diǎn)組成。一個主節(jié)點(diǎn)，處理客戶端請求，其余是從節(jié)點(diǎn)，復(fù)制主節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)。mongodb各個節(jié)點(diǎn)常見的搭配方式為：一主多從（正常情況下至少3個節(jié)點(diǎn)組成副本集）主節(jié)點(diǎn)記錄在其上的所有操作，從節(jié)點(diǎn)定期輪詢主節(jié)點(diǎn)獲取這些操作，數(shù)據(jù)與一致。選舉機(jī)制：當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)掛掉之后需要滿足“大多數(shù)”成員投票2.副本集圖示副本集(Replicasets)3.分片Sharing分片(Sharding)：分片是將一個集合的數(shù)據(jù)分別存儲在不同的shard節(jié)點(diǎn)上減輕單機(jī)壓力。根據(jù)ShardKeys來劃分?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫提供了兩種方法：垂直擴(kuò)展和分片。垂直擴(kuò)展：增加CPU、RAM，存儲資源等。分片（水平擴(kuò)展）：劃分?jǐn)?shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)分布到多臺服務(wù)器中，每個碎片（chard）是獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫分片集群有三個組件：Shards碎片，存儲數(shù)據(jù)，每個碎片都是一個復(fù)制集。queryrouters：查詢路由或mongos實例。configservers：配置服務(wù)器，存儲集群中的元數(shù)據(jù)。3.分片Sharing圖示：分片集群有三個組件：Shards碎片，存儲數(shù)據(jù)，每個碎片都是一個復(fù)制集。queryrouters：查詢路由或mongos實例。configservers：配置服務(wù)器，存儲集群中的元數(shù)據(jù)。

4.集群中的服務(wù)器路由服務(wù)器(mongos)：路由服務(wù)器負(fù)責(zé)把對應(yīng)的數(shù)據(jù)請求請求轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的shard服務(wù)器上mongos，數(shù)據(jù)庫集群請求的入口。配置服務(wù)器(mongos)：存儲所有數(shù)據(jù)庫元信息（路由、分片）的配置。mongos本身沒有物理存儲分片服務(wù)器和數(shù)據(jù)路由信息，只是緩存在內(nèi)存里，配置服務(wù)器則實際存儲這些數(shù)據(jù)。配置服務(wù)器相當(dāng)與集群大腦，存儲所有數(shù)據(jù)庫元信息（路由、分片）的配置。5.集群說明集群的組成：單機(jī)mongod組成副本集->分