#1 MongoDB基本概念和特点

1.MongoDB的基本特点

非关系型数据库，基于 Document data model(文档数据模型)
MongoDB以 BSON (BinaryJSON) 格式存储数据，类似于 JSON 数据形式
关系型数据库使用 table (tables of rows)形式存储数据，而MongoDB使用 collections (collections of documents)
支持 临时查询(ad hoc queries): 系统不用提前定义可以接收的查询类型
索引通过 B-tree 数据结构， 3.2版本的WiredTiger 支持 log-structured merge-trees(LSM)
支持索引和次级索引(secondary indexes): 次级索引是指文档或row有一个主键(primary key)作为索引，同时允许文档或row内部还拥有一个索引，提升查询的效率，这也是MongoDB比较大的一个特点
无架构(schema-less)
MongoDB中的 document 相当于关系型数据库中的 row; document 的集合称之为 collection , 相当于关系型数据库中的 table

MongoDB和关系型数据库的区别.jpg

2.副本(Replication)

MongoDB通过拓扑学(replica set 副本集) 提供数据库副本。

副本集的功能：

副本集将数据分布在2个或多个机器上，用于自动故障转移(automatic failover)和冗余
扩大数据库的读取能力(scale database reads),这对读入密集(read-intensive)的应用，可以通过副本集群方式分散数据库的读取

包含MongoDB服务的副本集通常分布在分散的物理设备上，通常称之为 node (节点)：

在特定的时间，某个副本集作为主节点(primary node), 其余的副本集作为次级节点(secondary node)
primary node: 支持读，写
secondary node: 只支持读取
副本集最大的特点就是支持自动故障转移，如果主节点出错，则某个次级节点将变为主节点，等到出错节点修复，将自动变为次级节点

#1副本集节点.png

3.速度和稳定性(speed and durability)

在数据库领域，speed和durability存在一个相反的关系，write speed可以理解为在给定时间单位帧inserts, updates, deletes 的容量。
durability 表示确保写入操作变为持久数据的可靠级别。

数据库设计者经常需要在读写速度和稳定性之间做出平衡决定。MongoDB这2者之间的平衡在于 写入的语义(write semantics) 和 是否开启日志(enable journaling)

4.规模缩放(Scaling) 和分片(shard)

分为:

垂直缩放(vertically scaling): 比如更快的磁盘读写速度，更多内存，更强大的CPU
水平缩放(horizontally scaling): 也称之为 scaling out, 比如增加设备的数量

MongoDB是的水平缩放可控，通过基于范围分区机制(range-based partitioning mechanism), 也称之为sharding(分片)，自动的掌握数据在不同节点的分布。除了基于范围的分片机制，还有基于 hash- 和 tag-based的分片机制。

分片系统处理其它的分片节点，同时使用自动故障转移。独立的分片由至少包含2个节点的副本集组成，这样确保了单节点失败时的自动修复

更多关于scaling可以参考这篇文章： How to scale a Nodejs app based on number of users

4.命令行工具

MongoDB提供了很多命令行工具：

mongodump 和 mongorestore: 用于备份和修复数据库，mongodump将数据库以原生的 BSON格式存储数据库数据，因此最好只用于备份，优势在于可热备份(hot backup), 然后 mongorestore 能够很容易的恢复
mongoimport 和 mongoexport: 导入和导出 JSON, CSV, TSV 数据。mongoimport 能够很好的用于初始数据的导入
mongostat: 类似于 iostat,这个工具用于轮询MongoDB,系统提供有用的统计(stats),包括每秒操作次数(inserts, queries, updates等等操作)，查看虚拟内存的分布，连接服务器的数量
mongotop: 类似于 top, 这个工具轮询MongoDB,显示读取和写入每个collection的总时间
mongoperf: 帮助理解磁盘操作当运行MongoDB实例时
mongooplog: 显示MongoDB oplog
Bsondump: 将BSON文件格式转换为人类可读的格式，比如 JSON