Arango浅析

参考文章:  

开源NoSQL数据库ArangoDB浅析

0.特征

• 多模型：文档，图形和键值对 - 根据您的应用对您的数据进行建模。
• 连接：方便地加入属于一起的灵活的临时查询，减少数据冗余。
• 交易：轻松应用程序开发，确保数据的一致性和安全性你的客户没有麻烦。
• 使用ArangoDB Foxx以数据为中心的微服务方法，将您的应用程序逻辑和数据库融合在一起，以实现最大吞吐量
• 适用于所有人的JavaScript：没有语言动物园，您可以使用浏览器中的一种语言到后端
• 灵活的数据建模：将您的数据建模为键值对，文档或图形的组合 - 非常适合社交关系
• 不同的存储引擎：ArangoDB提供了一个主要用于内存操作的存储引擎，以及一个基于RocksDB的备用存储引擎，它可以处理比RAM大得多的数据集。
• 强大的查询语言（AQL）来检索和修改数据
• 事务：使用可选的事务一致性和隔离在多个文档或集合上运行查询
• 复制和分片：以主从配置设置数据库或在多个服务器之间传播更大的数据集
• 可配置的耐久性：让应用程序决定是否需要更高的耐用性或更高的性能
• 无架构模式使您可以将MySQL的空间效率与NoSQL的性能结合起来
• 免费索引选择：为您的问题使用正确的索引，无论是跳过列表还是全文搜索
• ArangoDB是多线程的 - 利用所有核心的强大功能
• 它是开源的（Apache License 2.0）

1.ArangoDB自带程序介绍

1). arangod

    ArangoDB数据库的守护程序，运行后就是ArangoDB数据库服务器的守护进程。

    此服务器程序旨在作为守护程序进程/服务运行，以通过TCP / HTTP为服务器提供各种客户端连接。它还提供了一个Web界面。

2). arangosh

     ArangoDB shell。实现读取 - 评估 - 打印循环（REPL）并提供访问和管理ArangoDB服务器的功能的客户端。

3). arangoimp 

    ArangoDB数据库导入工具。ArangoDB服务器的批量导入程序。它支持JSON和CSV

4). arangoexport

    ArangoDB数据库导出工具。ArangoDB服务器的批量导出器。它支持JSON，CSV和XML。

5). arangodump

    ArangoDB数据库的备份工具

6). arangorestore

    ArangoDB数据库的恢复工具，将备份加载回ArangoDB数据库的工具。

7). foxx-manager

    一个Shell脚本，管理Foxx应用程序

8). arango-dfdb

    ArangoDB的数据文件调试器（仅限MMFiles存储引擎）。

9). arangobench

     ArangoDB的测试和评分工具，主要用于ArangoDB的开发和测试。它可用于性能和服务器功能测试。

10). arangodb

     ArangoDB Starter，可轻松部署ArangoDB实例。

11). arangoinspect

     收集服务器设置信息的检查工具。

12). arangovpack

     将VelocyPack数据转换为JSON的实用程序。

1.2 AQL查询示例

二、ArangoDB数据模型与索引

2.1 数据模型

ArangoDB的数据模型分为数据库(databse)、集合(collection)、文档(document)，分别与RDBMS中的数据库、表、行对应。

数据类型包括：string、boolean、number、array、document/object

Collection：分为document collection、edge collection两种类型。其中documentcollection在Graph中又被称为vertex collection，edge collection只在Graph中使用。

Document: ArangoDB的document数据在展现层使用JSON格式，但物理存储时采用的是二进制的VelocyPack（一种高效紧凑的二进制序列化和存储格式）。document由一个主键(_key)、_id、_rev、0个或者多个属性组成，其中_key作为sharding的依据。Edgecollection中的文档要比documentcollection中的文档多两个特殊的属性(_from、_to)。

2.2 索引

ArangoDB中的索引类型分为：Primary、Edge、Hash、Skiplist、Persistent、Geo、Fulltext。

ArangoDB会自动对文档中的_id、_key、_from、_to字段建立索引。

三、ArangoDB集群组成

ArangoDB集群使用满足CP的master/master模式，牺牲了一定的集群可用性。ArangoDB集群由3部分组成：agent、coordinator、dbserver。集群内部之间采用HTTP+ VelocyPack的方式进行通讯。

Agent

Agent是一个类似etcd、consul的实现，由多个实例组成，负责统一存储整个集群的配置。

采用Raft算法保证一致性

负责Leader选举、分布式协调服务

支持事务读写

支持以HTTP callback的方式订阅配置的变更

内部维护一个巨大的configuration tree

Coordinator

Coordinator是ArangoDB集群中直接面向客户端对外提供服务的角色。

无状态

负责AQL的解析、执行计划的优化与运行

负责运行Foxx服务

DBserver

DBserver负责数据的物理存储以及响应Coordinator的查询请求，按照不同的角色又可以分为Primary、Secondary两种。

Primary、Secondary分别为一主一从，Secondary向Primary异步复制数据，若采用同步复制则可以不需要Secondary     DBserver

每个Primary可以有多个Secondary

定时向Agent发送心跳(心跳超时15s)

自动fail-over

MVCC多版本并发控制

四、ArangoDB存储引擎

目前ArangoDB支持两种存储引擎：MMFILES、RocksDB(3.2及以上版本支持)。

4.1 MMFILES

内存映射文件存储引擎为适合存放于内存的数据而优化设计。

能够支持快速的并发读

使用collection级别的锁，所以并发写性能较差，并且写入时会阻塞读

索引存于内存中，具有高效的查询性能，但重启时需要重建耗时较久

4.2 RocksDB

RocksDB是Facebook开源的嵌入式KV存储引擎，基于LSMTree构建。

支持超过内存的大数据集的存储

高速、稳定的写入性能

索引在磁盘持久化，内存中cache

使用document级别的锁，支持并发读写