7.4-文档型数据库-2

7.4文档型数据库MongoDB数据库的组成MongoDB的集群架构【本节学习目标】一、文档数据库的组成面向集合且模式自由的文档型数据库。面向集合--数据被分组为集合(文档)；数据模式自由；存储的数据是键值对的集合，键是字符串，值是任意类型，包括数组和文档。文档是MongoDB中数据的基本单元，集合可以被看作没有模式的表，MongoDB每个实例都可容纳多个独立数据库，每个数据库都有自己的集合和权限（数据库）。文档(Document)---文档组集合:Collection--多个集合:数据库(database)。一个实例支持多个数据库(database)1数据库对应的文件信息默认数据目录是/daba/db，存储所有的数据文件，每个数据库都包含一个.ns文件和一些数据文件，例如test数据库，数据库的文件就会由test.ns、test.0、test.1、test.2等组成。预分配空间的机制，用0进行填充。每新分配一次，它的大小都会是上一个数据文件大小的2倍，每个数据文件最大2G。数据库的每张表都对应一个命名空间，每个索引也有对应的命名空间，这些命名空间的元数据集中在*.ns文件中。例子–数据库的相关文件test数据库包含3个文件用于存储表和索引数据，test.2预分配的空文件，test.0和test.1分到相应的盘区对应不同的名字空间。每个命名空间可以包含多个不同的盘区，不是连续的，命名空间对应的盘区随着分配的次数不断增长的。不用释放回收空闲的磁盘空间。

mongodb的数据将会保存在底层文件系统中，dbpath设定为“/data/db”目录，创建一个database为“test”，collection为“sample”，然后在此collection中插入数条documents。我们查看dbpath下生成的文件列表：例子–数据库的相关文件test已经有6个数据文件（datafiles），每个文件以“database”的名字+序列数字组成，序列号从0开始，逐个递增，数据文件从16M开始，每次扩张一倍（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数据库存储--collection数据库中所有的collections以及索引信息分散存储在多个数据文件中，数据分块的单位为extent（范围，区域），即一个datafile中有多个extents组成，extent中可以保存collection数据或者indexes数据，一个extent只能保存同一个collection数据，不同的collections数据分布在不同的extents中，indexes数据也保存在各自的extents中；在每个database的namespace文件中，每个collection只保存了第一个extent的位置信息，每个extent都维护者一个链表关系。2Namespace文件对于namespace文件，比如“test.ns”文件，默认大小为16M，此文件中主要用于保存“collection”、index的命名信息，可保存collection的“属性”信息、每个索引的属性类型等通过配置文件“nsSize”选项来指定存储大量的collection（比如每一小时生成一个collection，在数据分析应用中）。

3Journal文件journal日志为mongodb提供了数据保障能力，用于当mongodb异常crash后，重启时进行数据恢复；mongodb的数据持久写入磁盘是滞后的。默认情况下，“journal”特性是开启的，一个mongodb实例中所有的databases共享journal文件。二、mongoDB的体系结构–集群分布式集群：数据备份--安全性，高读写服务的能力和数据存储能力。通过副本集(replica)对数据进行备份，通过分片(sharding)对大的数据进行分割，分布式存储在不同节点上。mongodb目前为止支持三种集群模式：主从集群，副本集集群，分片集群。1.集群架构单机实例(mongodinstance)：只有一个单机实例，客户端与其直接连接使用。副本集(Replicasets)：副本集通常由至少3个节点组成。一个主节点，处理客户端请求，其余是从节点，复制主节点上的数据。mongodb各个节点常见的搭配方式为：一主多从（正常情况下至少3个节点组成副本集）主节点记录在其上的所有操作，从节点定期轮询主节点获取这些操作，数据与一致。选举机制：当一个节点挂掉之后需要满足“大多数”成员投票2.副本集图示副本集(Replicasets)3.分片Sharing分片(Sharding)：分片是将一个集合的数据分别存储在不同的shard节点上减轻单机压力。根据ShardKeys来划分数据，数据库提供了两种方法：垂直扩展和分片。垂直扩展：增加CPU、RAM，存储资源等。分片（水平扩展）：划分数据集，数据分布到多台服务器中，每个碎片（chard）是独立的数据库分片集群有三个组件：Shards碎片，存储数据，每个碎片都是一个复制集。queryrouters：查询路由或mongos实例。configservers：配置服务器，存储集群中的元数据。3.分片Sharing图示：分片集群有三个组件：Shards碎片，存储数据，每个碎片都是一个复制集。queryrouters：查询路由或mongos实例。configservers：配置服务器，存储集群中的元数据。

4.集群中的服务器路由服务器(mongos)：路由服务器负责把对应的数据请求请求转发到对应的shard服务器上mongos，数据库集群请求的入口。配置服务器(mongos)：存储所有数据库元信息（路由、分片）的配置。mongos本身没有物理存储分片服务器和数据路由信息，只是缓存在内存里，配置服务器则实际存储这些数据。配置服务器相当与集群大脑，存储所有数据库元信息（路由、分片）的配置。5.集群说明集群的组成：单机mongod组成副本集->分