Quartz 5

01 MongoDB 介紹

Properties1
tagsmongodb, introduction, bson, terminology

6 min read

01 MongoDB 介紹

← 回到 MongoDB 資料建模設計 ｜ 下一篇 → 02 關聯模型 Linking Models

MongoDB 是什麼

  • 現代的 document-model 資料庫（Modern Document-model database）。
  • 設計目標是支撐現代商業應用：
    • Developer and Operations oriented：對開發與維運友善。
    • Easy to scale horizontally：容易水平擴展。
    • Business Critical：可承載關鍵業務。
    • Lessons learned from 50 years of RDBMS：吸收了關聯式資料庫 50 年的經驗教訓。

投影片留的思考題：哪兩個 RDBMS 功能在分散式系統裡很難有效率地做到？ 答案就是講師接著講的兩大痛點（見下）。

為什麼需要 MongoDB —— 分散式下的兩大痛點

講師解釋 MongoDB 主要解決關聯式資料庫在分散式環境下難做的兩件事：

  1. 關聯（Join / Link）

    • 關聯式資料庫的關聯設計在資料量大、需要切分（sharding）時，效能會受影響——因為關聯的資料可能分散在不同的 server / partition 上，跨節點關聯很慢。
    • MongoDB 用 document 把相關資料放在一起，很大程度避免了跨節點關聯。這是它花最大力氣解決的問題之一。

  2. 交易 / 事務（Transaction，ACID）

    • 傳統關聯式資料庫用多張表拆解一筆業務，一個增刪操作可能牽動多張表，天然需要跨表 ACID 事務。
    • MongoDB 傾向把「一個業務單位」放進同一個 document，靠 document 內部原本就完整的 ACID 特性，減少對跨 document 事務的依賴。
    • 講師的設計建議：設計 schema 時盡可能考量「同一個聚合單位裡的資料一起使用」，因為事務的開啟與提交會影響效能。

對應投影片 §Modern Document-model database 與講師關於「1️⃣ Join 2️⃣ Transaction」的展開。

從關聯式到 document 的演進（Employee 範例）

投影片用同一筆員工資料，展示三種資料模型的演進：

  • Relational Data Model（投影片 p.5）：員工、福利計畫、Title、Department 等拆成多張表，用 FK（EmpFK / PlanFK / BenFK…）關聯。
  • Relational - Denormalization（p.6）：把部分關聯資料攤平（denormalize）進來，減少 join。
  • Document Model - Arrays（p.7）：MongoDB 用陣列把一個員工的多個 benefits 直接放進同一列/同一個 document。

同一筆資料在 MongoDB 的兩種表示：

  • JSON 表示（p.8）——這是我們平常看到的、可讀的樣子：

    {
  "_id" : 9950,
  "pay_band": "C",
  "employee_name": "Dunham, Justin",
  "department" : "Marketing",
  "title" : "Product Manager, Web",
  "report_up": "Neray, Graham",
  "benefits" : [
    { "type" : "Health", "plan" : "PPO Plus" },
    { "type" : "Dental", "plan" : "Standard" }
  ]
}

  • BSON 儲存（p.9）——MongoDB 底層實際存的是 BSON（Binary JSON）。JSON 是給人看的表示，真正落地是二進位格式（含型別標記與長度）。

術語對照：RDBMS ↔ MongoDB（p.10）

RDBMSMongoDB
DatabaseDatabase
TableCollection
RowDocument
ColumnField
IndexIndex
  • 一份 Document = 一個 JSON/BSON 物件：key 是 field，value 可以是各種型別（含巢狀物件、陣列）。
  • Collection = 關聯式的 Table，但因為是 document 型資料庫，同一個 collection 裡可以裝多個結構不完全一樣的 document。
  • Namespace（命名空間）：database.collection 的組合，是集合的唯一識別。
    • 講師補充：查看官方文件時常看到欄位或名字叫 NS，就是 namespace 的縮寫。
    • 一個 database 裡不能有兩個同名 collection；DB2 與另一個 DB2 若指不同 database，其 collection 名稱各自唯一。database + collection 兩者加在一起才唯一確定一個 collection。

_id 與主鍵

  • 每個 collection 的 document 都有 _id，是唯一、固定不變的主鍵。
  • 若插入時沒指定 _id，MongoDB 會自動產生一個 ObjectId 當作 _id。也可以自己指定 _id 的值。
  • 延伸：只有 _id 這個下劃線欄位會自動建立唯一索引；其他欄位不會自動索引（見 05 索引與優化 的 index 迷思）。

多語言支援（p.11）

MongoDB 官方 driver 支援主流語言：Java、Python、Node、C#、C、C++、Rust、Go、Kotlin、PHP、Ruby、Scala 等約 20 種。

  • 選型時要看該語言的 driver 成熟度與活躍度、以及社群的維護情況。
  • 可以依團隊自己的開發語言需求來選 driver。

小結

MongoDB 是為現代應用、分散式場景而生的 document 資料庫，用「把相關資料放在一起」的 document 模型，緩解了 RDBMS 在分散式下難處理的 Join 與 Transaction 兩大痛點。理解術語對照（Collection/Document/Field/Namespace）是後面所有設計討論的基礎。

→ 接著看關聯怎麼在 MongoDB 表達：02 關聯模型 Linking Models

Graph View

Backlinks