第3期 MongoDB與SQL存儲(chǔ)
一、 前言
MongoDB是一種流行的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以在不受任何表格Schema模式的約束下工作。數(shù)據(jù)以類似JSON的格式存儲(chǔ)，并且可以包含不同類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但為了能夠充分利用MongoDB的優(yōu)勢(shì)，您必須了解并遵循一些基本的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則。在講解設(shè)計(jì)方法之前，我們必須首先了解MongoDB存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)。
二、SQL概念與MongoDB概念對(duì)比
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)于一個(gè)軟件來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，MongoDB 在概念模型上參考了 SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，但并非完全相同。
2.1 數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)在MongoDB中
與傳統(tǒng)的RDBMS關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)不同，MongoDB并沒有表Table，行row和列column的概念。它將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在集合collections，文檔documents和字段fields中。下圖說(shuō)明了與RDBMS類比的結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系：
| SQL概念 | MongoDB概念 | 說(shuō)明 |
|---|---|---|
| database | database | database 數(shù)據(jù)庫(kù)，與SQL的數(shù)據(jù)庫(kù)(database)概念相同，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)包含多個(gè)集合(表) |
| table | collection | collection 集合，相當(dāng)于SQL中的表(table)，一個(gè)集合可以存放多個(gè)文檔(行)。不同之處就在于集合的結(jié)構(gòu)- (schema)是動(dòng)態(tài)的，不需要預(yù)先聲明一個(gè)嚴(yán)格的表結(jié)構(gòu)。更重要的是，默認(rèn)情況下 MongoDB 并不會(huì)對(duì)寫入的數(shù)據(jù)做任何schema的校驗(yàn)。 |
| row | document | document 文檔，相當(dāng)于SQL中的行(row)，一個(gè)文檔由多個(gè)字段(列)組成，并采用bson(json)格式表示。 |
| column | field | field 字段，相當(dāng)于SQL中的列(column)，相比普通column的差別在于field的類型可以更加靈活，比如支持嵌套的文檔、數(shù)組。 |
此外，MongoDB中字段的類型是固定的、區(qū)分大小寫、并且文檔中的字段也是有序的。
2.2 SQL對(duì)應(yīng)關(guān)系
| SQL概念 | MongoDB概念 | 說(shuō)明 |
|---|---|---|
| primary key | _id | _id 主鍵，MongoDB 默認(rèn)使用一個(gè)_id 字段來(lái)保證文檔的唯一性。 |
| foreign key | reference | 引用，勉強(qiáng)可以對(duì)應(yīng)于 外鍵(foreign key) 的概念，之所以是勉強(qiáng)是因?yàn)?reference 并沒有實(shí)現(xiàn)任何外鍵的約束，而只是由客戶端(driver)自動(dòng)進(jìn)行關(guān)聯(lián)查詢、轉(zhuǎn)換的一個(gè)特殊類型。 |
| view | view | view 視圖，MongoDB 3.4 開始支持視圖，和 SQL 的視圖沒有什么差異，視圖是基于表/集合之上進(jìn)行動(dòng)態(tài)查詢的一層對(duì)象，可以是虛擬的，也可以是物理的(物化視圖)。 |
| index | index | index 索引，與SQL 的索引相同。 |
| join | $lookup | $lookup，這是一個(gè)聚合操作符，可以用于實(shí)現(xiàn)類似 SQL-join 連接的功能 |
| transaction | transaction | transaction 事務(wù)，從 MongoDB 4.0 版本開始，提供了對(duì)于事務(wù)的支持 |
| group by | aggregation | aggregation 聚合，MongoDB 提供了強(qiáng)大的聚合計(jì)算框架，group by 是其中的一類聚合操作。 |
三、BSON 數(shù)據(jù)類型
MongoDB 文檔可以使用 Javascript 對(duì)象表示，從格式上講，是基于 JSON 的。但是 JSON 也有自己的短板，比如無(wú)法支持像日期這樣的特定數(shù)據(jù)類型，因此 MongoDB 實(shí)際上使用的是一種擴(kuò)展式的JSON，叫 BSON(Binary JSON)。
BSON 所支持的數(shù)據(jù)類型包括：
四、 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技巧和竅門
4.1 規(guī)范化存儲(chǔ)與非規(guī)范化存儲(chǔ)
因?yàn)镸ongoDB使用文檔來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，所以理解“規(guī)范化存儲(chǔ)“”和“非規(guī)范化存儲(chǔ)”的概念非常重要。
規(guī)范化存儲(chǔ)：-規(guī)范化意味著將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到多個(gè)集合collections中，并在它們之間設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)關(guān)系。數(shù)據(jù)保存之后，更新數(shù)據(jù)比較容易。但是在讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，規(guī)范化存儲(chǔ)的缺點(diǎn)就顯現(xiàn)出來(lái)。如果要從多個(gè)集合collections查找數(shù)據(jù)，則必須執(zhí)行多個(gè)查詢，從而使讀取數(shù)據(jù)的速度變慢。（比如：將網(wǎng)頁(yè)標(biāo)題、作者、內(nèi)容分別存儲(chǔ)到不同的collections中）
非規(guī)范化存儲(chǔ)：-這種方式將若干對(duì)象數(shù)據(jù)，以嵌套的方式存儲(chǔ)到單個(gè)文檔中。它在讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候表現(xiàn)更好，但在寫入時(shí)會(huì)變慢。這種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式還將占用更多空間。（比如：將網(wǎng)頁(yè)標(biāo)題、作者、內(nèi)容分別存儲(chǔ)到同一個(gè)collection中）
所以在兩種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)方式之間進(jìn)行選擇之前，先評(píng)估一下你的應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)的使用方式。如果您有一個(gè)不需要頻繁更新的數(shù)據(jù)，更新的即時(shí)一致性不是很重要，但是在讀取時(shí)需要良好的性能，那么非規(guī)范化可能是明智的選擇。（比如：我們博客的博文，作者一旦保存之后，幾乎就不在進(jìn)行頻繁的修改，但是面臨著讀者頻繁的讀取閱讀操作）
如果數(shù)據(jù)庫(kù)中的文檔數(shù)據(jù)需要不斷的更新，并且您希望在寫入時(shí)具有良好的性能，那么您可能需要考慮規(guī)范化存儲(chǔ)。（比如：需要頻繁修改數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)類系統(tǒng)）