MongoDB設計方法以及技巧示例詳解

2020-10-29 18:40:24

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前言

MongoDB是一種流行的數據庫，可以在不受任何表格schema模式的約束下工作。數據以類似JSON的格式存儲，并且可以包含不同類型的數據結構。例如，在同一集合collection 中，我們可以擁有以下兩個文檔document：

{  id: '4',  name: 'Mark',  age: '21',  addresses : [    { street: '123 Church St', city: 'Miami', cc: 'USA' },    { street: '123 Mary Av', city: 'Los Angeles', cc: 'USA' }  ]}{  id: '15',  name: 'Robin',  department: 'New Business',  example: 'robin@example.com'}

為了能夠充分利用MongoDB的優勢，您必須了解并遵循一些基本的數據庫設計原則。在講解設計方法之前，我們必須首先了解MongoDB存儲數據的結構。

一、數據如何存儲在MongoDB中

與傳統的RDBMS關系型數據庫不同，MongoDB并沒有表Table，行row和列column的概念。它將數據存儲在集合collections，文檔documents和字段fields中。下圖說明了與RDBMS類比的結構之間的關系：

二、數據庫設計技巧和竅門

2.1.規范化存儲與非規范化存儲

因為MongoDB使用文檔來存儲數據，所以理解“規范化存儲“”和“非規范化存儲”的概念非常重要。

規范化存儲：-規范化意味著將數據存儲到多個集合collections中，并在它們之間設計關聯關系。數據保存之后，更新數據比較容易。但是在讀取數據的時候，規范化存儲的缺點就顯現出來。如果要從多個集合collections查找數據，則必須執行多個查詢，從而使讀取數據的速度變慢。（比如：將網頁標題、作者、內容分別存儲到不同的collections中）

非規范化存儲：-這種方式將若干對象數據，以嵌套的方式存儲到單個文檔中。它在讀取數據的時候表現更好，但在寫入時會變慢。這種存儲數據的方式還將占用更多空間。（比如：將網頁標題、作者、內容分別存儲到同一個collection中）

所以在兩種存儲數據方式之間進行選擇之前，先評估一下你的應用數據庫的使用方式。

如果您有一個不需要頻繁更新的數據，更新的即時一致性不是很重要，但是在讀取時需要良好的性能，那么非規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）

如果數據庫中的文檔數據需要不斷的更新，并且您希望在寫入時具有良好的性能，那么您可能需要考慮規范化存儲。（比如：需要頻繁修改數據的業務類系統）

2.2. 一對多關系

與RDBMS相比，在MongoDB中對“一對多”關系建模需要進行更細粒度的設計。許多初學者陷入將文檔數組嵌入父文檔中的陷阱。正如我們在上文中介紹的，知道何時進行規范化存儲或非規范化存儲是非常重要的。因此設計者需要考慮關系的基數是“一個對少數幾個”還是“一個對多個”？每種關系將具有不同的建模方法。

例如：下面“一個對少數幾個”的建模示例。最好的建模方法是在父文檔（persopn）中嵌入幾個（address）：

> db.person.findOne(){ name: 'Mark Kornfield', ssn: '1223-234-75554', addresses : [   { street: '123 Church St', city: 'Miami', cc: 'USA' },   { street: '123 Mary Av', city: 'Los Angeles', cc: 'USA' } ]}

在“一個對多個”示例中，我們將考慮設計兩個集合，即產品products集合和零件parts集合。每個零件都有一個“ ObjectID”，該“ ObjectID”將出現在產品集合的引用中。這樣的設計可以讓讀寫性能更高效。

> db.parts.findOne(){  _id : ObjectID('AAAA'),  partno : '1224-dsdf-2215',  name : 'bearing',  price: 2.63> db.products.findOne(){  name : 'car',  manufacturer : 'Ford',  catalog_number: 2234,  parts : [   // array of references to Part documents    ObjectID('AAAA'),  // reference to the bearing above    ObjectID('F17C'),  // reference to a different Part    ObjectID('D2AA'),    // etc]

2.3.設計模式可視化

盡管MongoDB是schemaless“無模式的”，但仍然存在將集合collections可視化為圖表的方法。能夠查看設計圖，將對您理解和設計MongoDB的方式上產生重大影響。

DbSchema是可以很好地完成可視化設計工作的一個工具。如下圖所示，它將通過讀取集合和文檔來推導架構。此外，您只需單擊就可以修改圖中的對象。在DbSchema中，您還可以為MongoDB創建外鍵，當然僅在本地創建，只用于設計目的。