MongoDB 核心概念

一、MongoDB 是什么？

MongoDB 是一个面向文档（Document-Oriented）的 NoSQL 数据库

核心特征：

文档模型（BSON）
无固定 Schema（Schema-less）
高可扩展（Replica Set + Sharding）
高可用（自动故障转移）

📌 本质目标：

牺牲部分强一致性，换取高可用和高扩展性

二、MongoDB 核心数据模型

1️⃣ Database（数据库）

逻辑隔离单位
类似 MySQL 的 database / PostgreSQL 的 schema+db

常见系统库：

admin：管理
local：复制集本地数据（oplog）
config：分片元数据

2️⃣ Collection（集合）

类似表（table）
同一集合文档结构可以不同
无强制 schema

📌 设计原则：

一个集合 = 一个业务实体

3️⃣ Document（文档）

BSON（Binary JSON）
最大 16MB

示例：

{
  "_id": ObjectId("..."),
  "name": "Tom",
  "age": 18,
  "tags": ["a", "b"]
}

4️⃣ _id

主键
默认 ObjectId
唯一索引自动创建

三、BSON vs JSON

对比项	JSON	BSON
类型	少	多（Date, Binary, Decimal128）
解析	慢	快
存储	文本	二进制

📌 MongoDB 内部全部使用 BSON

四、MongoDB 架构核心组件

1️⃣ mongod

数据库服务进程
负责数据存储、查询、复制

2️⃣ mongos

分片集群的路由
不存数据

3️⃣ config server

存储分片元数据
必须是复制集

五、高可用：Replica Set（复制集）

1️⃣ 组成

Primary：写
Secondary：读 + 备份
Arbiter：投票（不存数据）

2️⃣ 工作机制

写入 Primary
同步到 Secondary
Primary 挂了 -> 自动选举

📌 最终一致性

3️⃣ Oplog

操作日志
Secondary 重放 oplog 同步数据

六、水平扩展：Sharding（分片）

1️⃣ 为什么要分片？

单机容量、IO、CPU 有上限

2️⃣ 分片核心概念

概念	说明
Shard	实际存数据
Chunk	数据分片单位
Shard Key	决定数据分布

3️⃣ 分片键原则（必考）

高基数
均匀分布
非单调递增

七、MongoDB 一致性模型

1️⃣ 写关注（Write Concern）

{ w: "majority" }

2️⃣ 读偏好（Read Preference）

primary / secondary / nearest

3️⃣ 读关注（Read Concern）

local / majority / snapshot

📌 可调一致性

八、事务（Transaction）

1️⃣ 支持版本

4.0：副本集
4.2：分片集群

2️⃣ 特点

ACID
性能开销大
不推荐大事务

九、存储引擎：WiredTiger

核心特性

文档级锁
MVCC
压缩
Checkpoint

📌 MongoDB 性能核心来源

十、索引机制

支持索引类型：

单字段
复合索引
唯一索引
TTL
Text
Geo

📌 索引也是 BSON + B-Tree

十一、MongoDB vs 关系型数据库

对比	MongoDB	MySQL
Schema	灵活	固定
Join	弱	强
扩展	水平	垂直
事务	支持但慎用	强

十二、MongoDB 适用 & 不适用场景

✅ 适用

内容管理
日志
用户画像
IoT
商品信息

❌ 不适用

强事务金融
复杂多表 Join

十三、总结

MongoDB 是一个面向文档的分布式数据库，通过复制集实现高可用，通过分片实现水平扩展，一致性通过 Write / Read Concern 调节，以 WiredTiger 作为高性能存储引擎。