MongoDB 初窥

这周开始由于项目的原因正式接触 MongoDB，之前稍微看过一点，但没怎么正式用过，一方面是设计思维牢固的钉死在了关系数据库的三大范式上（第四和 BC 有点过了……），另一方面是没有一个机会去做 PHP 以外的站（嗯，因为黄金搭档……）。

所以兜兜转转，稍微介绍一下 MongoDB 的一些事。

引言

MongoDB 是一个 NoSQL (Not Only SQL) 的数据库，提供面向文档的存储，操作简单，天生的分布式，带文件存储功能（GridFS）。

基本上，我们可以把 MySQL 的概念无缝的迁移至 MongoDB：

MongoDB 的基本元素是 document，也就是存入的 BSON 或者 JSON，最小元素是 field（这句话是我口胡的）。在一个 document 中可以嵌入 document 并且实现内部的查找（也可以看错 field 可以是一个 Object）。

文档关联

当然这篇不是说一个引言就结束了的（我也很想结束但是怕被打），所以我们再来多聊几个话题，这也是我一直以来比较烦恼的一个话题：没有 JOIN 怎么玩。

在 MongoDB 中有个 ObjectId 的概念，可以插入 ObjectId，查询两次，即可找到对应的值。

另一种方法是 $lookup，在 3.2 的版本中新加入的功能，引入了 foreignField 的概念（对，和 foreignKey 简直一毛一样），$lookup 相当于 MySQL 中的 LEFT JOIN。

详细的内容可见：https://docs.mongodb.com/manual/reference/operator/aggregation/lookup/

集合设计

另一个纠结的是，MongoDB 弱化了关系的概念，尤其在此之前都没有 JOIN，那么设计数据库的时候是不是应该换个想法，很明显我们可以省 SQL 设计中的一大堆连接表。(这次能学会纯属太久没设计数据库已经忘得差不多了）

之前似乎看过好几条 NoSQL 的设计原则，后来全忘了，只记得一条一个对象一个 collection……

这样子其实设计变得更加简单了（只要不把自己坑到就可以随便设计，毕竟无论嵌套多少 document 都是可查的），过去设计数据库的时候考虑第三范式甚至是画 ER 图完全没有必要。

当然，最好把频繁写的模块抽离出来，而不去设计太大的一个对象，之所以这样设计是因为频繁写会造成频繁锁死，从而使数据库的性能下降，这和我们之后讨论的锁有关。

锁

在设计的时候，遇到了一个要存内容版本控制的问题，由于 MongoDB 天生不支持事务，导致我必须依赖他内部的锁机制。（尽管组长说无所谓但我还是……冷静了一下，想看看锁机制到底长啥样）。

在查资料的时候 MongoDB 大概的介绍还处于没有 JOIN 以及锁只有全局锁的阶段，所以看了一下最新版的文档：

MongoDB 提供了多级锁：全局、数据库和集合级别，允许存储引擎实现在集合级别之下的并发控制，MongoDB 根据不同的引擎也确实有不同的表现。

MongoDB 的锁有四种：X、IX、IS、S。X 写锁，也叫排他锁，S，读锁，也叫共享锁。这个在数据库书上都有，IS 和 IX 是一个之前没有的概念，intent exclusive 和 intent shared。可以考虑他们是相比 X 和 S 比较弱的锁。IS 和 IX 用于当被读写锁锁住时用于更粗粒度的锁定。IS 与 IX 可以共存，而 X 不能与任何其他锁共存，S 只能与 IS 共存。

为了优化吞吐量，MongoDB 会按照 FIFO（先来先服务）一次性把能共存的锁一起处理。

在 MongoDB 3.0 之后，MongoDB 开始使用 WiredTiger 引擎，它在全局、数据库、集合中只是用 intent locks。

当然，锁的粒度是一个问题，更重要的一个问题是，在MongoDB 中，他明确表示了只能保证单 document 的原子性，这意味着多 document 的操作可能会遇到一系列非原子操作的传统问题，为了保证原子性，我们就选择了把所有版本存在了同一个 document 中。

所以最终我们的设计变成了：

{
    _id: ObjectId("..."),
    data: [
        { vid: 1, content: "foo" },
        { vid: 2, content: "bar" }
    ]
}

参考资料

说了这么多，MongoDB 的坑主要还是出在锁机制上，这篇文章或许也可以叫做 MongoDB 锁初窥，基本上就是翻译了一下文档……因为英语太差万一理解错了请各位大佬指正。

• MongoDB 那些坑
• Ways to implement data versioning in MongoDB
• MongoDB 教程
• FAQ: Concurrency - MongoDB Document
• Multiple granularity locking - Wiki