MongoDB

MongoDB-ն (առաջացած "humongous" բառից) բաց ելքային կոդով, բարձր արտադրողականությամբ, սխեմաից զուրկ, դոկումենտ-կողմնորոշված տվյալների հենք է՝ գրված C++ լեզվով^[1]։ Տվյալների հենքը դոկումենտ-կողմնորոշված է և ըստ այդմ այն ղեկավարում է JSON-անման փաստաթղթեր (դոկումենտներ)։ Շատ ծրագրեր կարող են ներկայացնել տվյալները ավելի բնական ձևով, քանի որ տվյալները կարող են ներդրված լինել բարդ հիերարխիաներում և միաժամանակ լինել հարցվող և ինդեքսավորվող։

MongoDB-ի մշակումը սկսվեց 2007 թվականի հոկտեմբերին 10gen-ի կողմից։ Առաջին հանրային թողարկումը փետրվարի 2009-ին է եղել^[2]։

Առանձնահատկություններից են

• Հետևողական UTF-8 կոդավորումը։ Ոչ-UTF-8 տվյալները կարող են պահվել, հարցվել կամ ստացվել հատուկ բինար տվյալների տիպով։
• Տարբեր պլատֆորմների հնատավորություն. բինար փաթեթները հասանելի են Windows, Linux, OS X և Solaris օպերացիոն համակարգերի համար։ MongoDB-ն կարող է կոմպիլացվել գրեթե ցանկացած համակարգի համար։
• Տիպային հարստություն. ունի date (ամսաթիվ), regular expressions (ռեգուլյար արտահայտություններ), code (կոդ), binary data (բինար տվյալներ) և այլն (բոլոր BSON տիպերը)
• Կուրսորներ հարցման արդյունքների համար

Այլ առանձնահատկություններ.

MongoDB-ում ցանկացած դաշտ կարող է հարցվել ցանկացած ժամանակ։ MongoDB-ն օժանդակում է միջակայքերով հարցումներ, ռեգուլյար արտահայտություններով որոնում և այլ հատուկ տիպի հարցումներ՝ բացարձակ համընկնումով դաշտերին կից։ Հարցումները կարող են նաև ներառել օգտագործողի կողմից հայտարարված JavaScript ֆունկցիաներ (եթե ֆունկցիան վերադարձնում է true՝ դոկումենտը համընկնում է)։

Հարցումները կարող են վերադարձնել դոկումենտների սպեցիֆիկ դաշտեր (ամբողջական դոկումենտի փոխարեն), ինչպես նաև վերադասավորություն, անցումներ և հարցման արդյունքների սահմանափակում (լիմիտավորում)։

Հարցումները կարող են հասցվել ներդրված օբյեկտներով և զանգվածներով։ Եթե հետևյալ JSON օբյեկտը մուտքագրվի users հավաքածուի մեջ.

 {
   "username" : "bob",
   "address" : {
     "street" : "123 Main Street",
     "city" : "Springfield",
     "state" : "NY"
   }
 }

Մենք կկարողանանք հարցում անել այս դոկումենտին հետևյալ կերպ և ստանալ բոլոր դոկումենտները, որոնք ունեն "New York" հասցեն.

> db.users.find({"address.state" : "NY"})

Զանգվածի էլեմենտները նույնպես կարող են հարցված լինել.

> db.food.insert({"fruit" : ["peach", "plum", "pear"]})
> db.food.find({"fruit" : "pear"})

Այս փաթեթն օժանդակում է երկրորդական ինդեքսներ՝ ներառյալ մեկ բանալիանոց (single-key), խառը (compound), ունիկալ (unique), ոչ-ունիկալ (non-unique) և աշխարհագրատարածական (geospatial^[3]) ինդեքսներ։ Ներդրված դաշտերը (ինչպես վերը բացատրված է "Ad Hoc հարցումներ" բաժնում) նույնպես կարող են ինդեքսավորվել, և զանգված տիպի ինդեքսավորումը կբերի դրա յուրաքանչյուր էլեմենտի ինդեքսավորման։

MongoDB-ի հարցումների օպտիմիզատորը (query optimizer) կփորձի բազում տարբեր հարցման պլաններ՝ հարցման կատարման ժամանակահատվածում, և կընտրի դրանցից առավել արագը՝ պարբերաբար վերադիսկրետավորելով։ Երևակիչնեչը կարող են տեսնել, որ ինդեքսը օգտագործվում է 'explain' ֆունկցիաի հետ և ընտրեն այլ ինդեքս 'hint' ֆունկցիայով։

Ինդեքսները կարող են ստեղծվել և ջնջվել ցանկացած ժամանակ։

"Ad Hoc" հարցումների հետ համատեղ, տվյալների հենքը օժանդակում է զույգ գործիքներ ագրեգացիայի համար՝ ներառյալ MapReduce^[4]-ը և group (խմբավորման) ֆունկցիան, որը նման է SQL-i GROUP BY արտահայտությանը։

Այս ծրագիրը ներածում է պրոտոկոլ, որը կոչվում է GridFS^[5], որը օգտագործվում է տվյալների հենքից ֆայլեր ստանալու և դրա մեջ պահելու համար։ Այս ֆայլային պահոցի մեխանիզմը օգտագործվել է plugin-ների մեջ NGINX^[6]-ի և lighttpd.^[7]-ի համար։

JavaScript-ը MongoDB-ի lingua franca-ն է և կարող է օգտագործվել հարցումների, ագրեգացիայի ֆունկցիաների (այնպիսիք, ինչպիսին է MapReduce-ը) մեջ և ուղարկվել տվյալների հենքին՝ կատարվելու համար։

JavaScript-ի օրինակ հարցման մեջ.

> db.foo.find({$where : function() { return this.x == this.y; }})

Տվյալների հենքին՝ ի կատար ածվելու համար ուղարկված կոդի օրինակ.

> db.eval(function(name) { return "Hello, "+name; }, ["Joe"])

Վերը նշվածը կվերադարձնի "Hello, Joe":

JavaScript փոփոխականները կարող են նաև պահվել տվյալներւ հենքում և օգտագործվել ցանկացած այլ JavaScript-ի կողմից՝ որպես գլոբալ փոփոխական։ Ցանկացած լեգալ JavaScript-տիպ՝ ներառյալ ֆունկցիաները և օբյեկտները, կարող են պահվել MongoDB-ում այնպես, որ JavaScript-ը կարողանա օգտագործվի "պահված պրոցեդուրաներ" (stored procedures) գրելու համար։

MongoDB-ն օժանդակում է ֆիքսված չափսով հավաքածուներ, որոնք կոչվում են "պատած հավաքածուներ" (capped collections^[8]). Պատած հավաքածուն ստեղծվում է խմբի չափսով և, օպցիոնալ, էլեմենտների քանակով։ Պատած հավաքածուները հավաքածուների միակ տիպն են, որը պահպանում է մուտքագրման կարգը. հատկացված չափսին հասնելուն պես պատած հավաքածուն գործում է ինչպես կրկնվող հերթ (circular queue)։

Կուրսորի հատուկ տիպ, որը կոչվում է հետևվող կուրսոր (tailable cursor^[9]), կարող է օգտագործվել պատած հավաքածուների հետ։ Այս կուրսորը կոչվել է ի պատիվ `tail -f` հրամանի և չի փակվում, երբ այն վերջացնում է վերադարձնել արդյունքները, այլ շարունակում է սպասել ևս մեկի վերադարձմանը, վերադարձնելով նոր արդյունքներ՝ պատած հավաքածուի մեջ դրանց ավելանալուն պես։

MongoDB-ն կարող է ստեղծվել և տեղադրվել ելքային կոդից (source code), բայց հիմնականում տեղադրվում է բինար փաթեթից։ Բազում Linux-ի փաթեթների կառավարման համակարգերի պահեստներ այժմ ներառում են MongoDB-ի փաթեթը՝ ներառյալ CentOS և Fedora^[10], Debian և Ubuntu^[11], Gentoo^[12] և Arch Linux^[13]։ Այն նաև կարելի է ներբեռնել պաշտոնական կայքից^[14]։

MongoDB-ն օգտագործում է հիշողությանը հատկացված ֆայլեր՝ սահմանափակելով տվյալների չափսը 2GB-ով 32 բիթանոց մեքենաների վրա (64 բիթային համակարգերն ունեն բավականին ավելի մեծ տվյալների չափ).^[15] MongoDB սերվերը կարող է օգտագործվել միայն "little-endian" համակարգերի հետ, չնայած դրայվերների մեծամասնությունը գործում է թե little-endian, և թե big-endian համակարգերի վրա։

MongoDB-ն ունի պաշտոնական դրայվերներ հետևյալ լեզուների համար.

• C^[16]
• C++^[17]
• C#^[18]
• Haskell^[19]
• Java^[20]
• Javascript^[21]
• Perl^[22]
• PHP^[23]
• Python^[24]
• Ruby^[25]
• Scala^[26]

Գոյություն ունեն նաև բազմաթիվ ոչ պաշտոնական սարքավարներ (դրայվերներ)` C#-ի և .NET-ի^[18], ColdFusion-ի^[27], Delphi-ի^[28], Erlang-ի^[29][30], Factor-ի^[31], Fantom-ի^[32], Go-ի^[33], JVM լեզուների (Clojure, Groovy^[34], Scala, և այլն)^[35], Lua-ի^[36], node.js-ի^[37], HTTP REST^[38], Ruby-ի^[39], Racket-ի^[40], և Smalltalk-ի համար^[41]։

MongoDB-ն երբեք ցանկալի չէ, որ տեղադրվի ավելի քիչ, քան 2 սերվերների վրա` master-ի և slave-ի։ Master-ը կարող է կատարել գրելու/կարդալու ֆունկցիաները։ Slave-ը պատճենում է տվյալները master-ից և կարող է միայն օգտագործվել կարդալու կամ backup-ների համար (և ոչ գրելու)։

MongoDB-ն թույլ է տալիս երևակիչներին երաշխավորել, որ գործողությունը սինխրոնիզացվել է ամենաքիչը _N_ սերվերների հետ՝ մեկ գործողության ընթացքում։

Master-ի վրա գործողությունների կատարմանը պես slave-ը կնույնացնի ցանկացած փոփոխություն տվյալների նկատմամբ։

Օրինակ՝ master/slave զույգի աշխատանքի սկսելը լոկալ կերպով՝

$ mkdir -p ~/dbs/master ~/dbs/slave
$ ./mongod—master—port 10000—dbpath ~/dbs/master
$ ./mongod—slave—port 10001—dbpath ~/dbs/slave—source localhost:10000

Replica set-երը նման են master-slave-ին, բայց դրանք համագործակցում են slave-ի՝ նոր master ընտրելու հնարավորությանը, եթե այս պահին աշխատող master-ը անջատվում է։

MongoDB-ն ընդարձակվում է հորիզոնտալ ուղղությամբ, օգտագործելով մի համակարգ, որը կոչվում է հատվածավորում (sharding^[42]), որը շատ նման է BigTable և PNUTS ընդարձակման մոդելին։ Երևակիչը ընտրում է հատվածի բանալի (shard key), որը որոշում է, թե ինչպես են տվյալները ներկայացվելու։ Տվյալները կիսվում են հատվածների (հատվածի բանալիի հիման վրա) և բաժանվում են բազմաթիվ հատվածների մեջ։ (հատվածը մեկ կամ ավել slave-եր ունեցող master է)։

Երևակիչի ծրագիրը պետք է իմանա, որ այն խոսում է հատվածավորված կլաստերի (cluster) հետ՝ որոշակի գործողությունների կատարման ժամանակ։ Օրինակ, "findAndModify" հարցումը պետք է պարունակի հատվածի բանալի, եթե հարցված հավաքածուն հատվածավորված է^[43]։ Ծրագիրը հաղորդակցվում է հատուկ երթուղային (routing) պրոցեսի՝ "mongos"-ի հետ, որը նույնն է, ինչ միայնակ MongoDB սերվերը։ Այս "mongos" պրոցեսը գիտի, թո ինչ տվյալներ կան յուրաքանչյուր հատվածում և ուղորդում է կլիենտի հարցումները՝ համապատասխանաբար։ Բոլոր հարցումները հոսում են այս պրոցեսի միջով. այն ոչ միայն ուղորդում է հարցումները և պատասխանները, այլն նաև կատարում է վերջնական տվյալների անհրաժեշտ միացումները և սորտավորումները։ "Mongos" պրոցեսների ցանկացած քանակ կարող է աշխատել. սովորաբար մեկ ծրագրի համար խորհուրդ է տրվում մեկը։

Ամենաուժեղ և օգտակար կառավարման գործիքը տվյալների հենքի shell-ն է՝ mongo-ն։ Shell-ը թույլ է տալիս երևակիչներին դիտել տվյալները, մուտքագրել դրանք, ջնջել կամ թարմեցնել իրենց տվյալների հենքում, ինչպես նաև ստանալ սինխրոնիզացված ինֆորմացիան, կարգավորել հատվածավորումը, անջատել սերվերները, կատարել JavaScript կոդ և ավելին։ mongo-ն հիմնված է SpiderMonkey-ի վրա և, ըստ այդմ, այն լիարժեք JavaScript shell է, որը թույլ է տալիս միանալ MongoDB սերվերներին։

Ադմինիստրատիվ ինֆորմացիան կարող է հասանելի դառնալ ադմին-ինտերֆեյսի միջոցով՝ հասարակ մի HTML էջի, որը մատակարարում է ինֆորմացիա ներկայիս սերվերի կարգավիճակի մասին։ Լռելյայն, այս ինտերֆեյսը 1000 պորտով ավելի բարձր է տվյալների հենքի պորտից (http://localhost:28017(չաշխատող հղում)) և կարող է անջատված լինել --norest պարամետրի միջոցով։

mongostat-ը հրամանային տերմինալի գործիք է, որը ցույց է տալիս կարգավիճակի պարզ ցուցակ վերջին վայրկյանի մասին՝ քանի մուտքագրումներ, թարմեցումներ, ջնջումներ, հարցումներ և հրամաններ են կատարվել, ինչպես նաև տվյալների հենքի փակ լինելու (locked) և դրա կողմից օգտագործվող հիշողության քանակի տոկոսային հարաբերությունները։

mongosniff-ը բռնում է (sniff է անում) ցանցի տրաֆիկը, որը գնում և գալիս է դեպի MongoDB:

Կան նաև մոնիթորինգի plugin-ներ MongoDB-ի համար.

• munin^[44]
• ganglia^[45]
• scout^[46]
• cacti^[47]

Կան մի քանի օգտագործողի գրաֆիկական ինտերֆեյսներ, որոնք ստեղծվել են երևակիչներին օգնելու՝ վիզուալիզացնել իրենց տվյալները։ Հայտնիների շարքում են.

• Fang of Mongo^[48] – վեբ-հիմնված օգտագործողի ինտերֆեյս՝ Django-ի և jQuery-ի հիման վրա
• Futon4Mongo^[49] – CouchDB-ի Futon վեբ ինտերֆեյսի կլոն MongoDB-ի համար
• Mongo3^[50] – Ruby-հիմնված ինտերֆեյս
• MongoHub^[51] – OS X-ի համար գրված ծրագիր՝ MongoDB-ն կառավարելու համար
• RockMongo^[52] – Լիարժեք ֆունկցիոնալով GUI, որը առավել նման է PHPMyAdmin-ին՝ գրված PHP-ով
• Opricot^[53] – բրոուզեր-հիմնված MongoDB-ի տերմինալ՝ գրված PHP-ով
• PHPMoAdmin^[54] – GUI, որը նման է PHP-ով գրված PHPMyAdmin-ին
• Database Master Modern and Intuitives GUI Tool for Windows
• MongoVUE .NET based GUI for Windows
• Mongo Explorer - MongoDB GUI administration tool based on Silverlight

MongoDB-ն հասանելի է անվճար տարբերակով՝ GNU Affero General Public License լիցենզիայի տակ։ Լեզուների դրայվերները հասանելի են Apache License լիցենզիայի տակ^[55]։ Կոմմերցիոն լիցենզիաները հասանելի են 10gen-ով։ 10gen-ը նաև առաջարկում է արտադրանքի հետ կապված աջակցություն, թրեյնինգներ ը մասնագիտական ծառայություններ MongoDB-ի համար։

• Wordnik^[56]
• diaspora^[57]
• Shutterfly^[58]
• foursquare^[59]
• Carbon Calculated^[60]
• bit.ly^[61]
• New York Times^[62]
• SourceForge^[63]
• Business Insider^[64]
• Etsy^[65]
• Eventbrite^[65]
• LHC^[66]
• Playtomic^[67]
• Thumbtack^[68]

• CouchDB
• NoSQL
• Structured storage

• Official MongoDB Project Website
• mongoDB User Group on LinkedIn
• MongoDB news and articles on myNoSQL
• Eric Lai. (2009, July 1). No to SQL? Anti-database movement gains steam Արխիվացված 2014-07-21 Wayback Machine
• MongoDB articles on NoSQLDatabases.com Արխիվացված 2011-07-14 Wayback Machine
• June 2009 San Francisco NOSQL Meetup Page Արխիվացված 2011-09-05 Wayback Machine
• Designing for the Cloud Արխիվացված 2012-05-05 Wayback Machine at MIT Technology Review
• EuroPython Conference Presentation
• Interview with Mike Dirolf on The Changelog about MongoDB background and design decisions Արխիվացված 2011-07-16 Wayback Machine
• MongoMvc - A MongoDB Demo App with ASP.NET MVC Արխիվացված 2017-12-22 Wayback Machine
• FAQs about MongoDB