MongoDB开发使用手册

### MongoDB开发使用手册知识点梳理 #### 一、基础部分 **1.1 MongoDB简介** - **NoSQL背景：** - 随着互联网用户的快速增长和用户行为的变化，传统的关系型数据库在处理高并发读写操作、海量数据存储以及提供高可用性和高扩展性方面遇到了挑战。 - NoSQL（Not Only SQL）数据库应运而生，以解决这些挑战。 - **互联网发展阶段：** - **静态内容阶段：** - 特点：中心化的网站提供静态内容。 - 系统：Apache。 - **动态内容阶段：** - 特点：用户访问动态内容并提供少量内容。 - 系统：Apache+MySQL+PHP, IIS+ASP+SQL Server, IIS+ASP.NET+SQL Server, Tomcat+JSP+Oracle。 - **博客与去中心化阶段：** - 特点：Web 2.0网站的雏形，用户参与更多交互。 - 系统：高并发访问，数据库压力增大，引入Memcached缓存。 - **社交媒体与大规模系统阶段：** - 特点：用户频繁参与交互和内容提供，系统需进行用户行为分析。 - 系统：支持高并发、实时响应和分布式计算的NoSQL数据库。 - **NoSQL数据库特点：** - 支持高并发读写操作。 - 海量数据存储能力。 - 提供高可用性和高扩展性。 - 内存操作快速，支持并发量高。 - 分布式部署。 - 支持事务处理。 **1.2 主流NoSQL数据库介绍** - 本章节将对主流NoSQL数据库进行详细介绍，包括但不限于Memcached、Redis、HBase等。 **1.3 MongoDB概述** - **MongoDB内部结构：** - MongoDB采用文档模型，由数据库(Database)、集合(Collection)和文档(Document)组成。 - 每个数据库对应一个或多个文件，文件大小根据数据增长动态调整。 - 示例： - 创建两个数据库（`test`, `test1`），在两个集合（`user1`, `user2`）中插入记录。 - 文件大小以16MB开始，随后以16MB、32MB、64MB……直至2GB递增。 - **内存管理：** - MongoDB启动时加载文件到物理内存，内存管理交由操作系统。 - 使用MMAP技术将文件映射到虚拟内存，再映射到物理内存。 - 在32位系统中，由于内存限制，单个数据库文件的最大上限为2GB。 - 在64位系统中，内存上限大幅提高，因此单个数据库的上限也随之增加。 - 物理文件被分割成多个块，通过双向链表连接。 - 内存按照递增方式分配，以确保较大的数据库有足够的预留空间。 - MongoDB会定期进行内存压缩，释放空闲内存块，整理内存碎片，便于重新分配。 #### 二、MongoDB内部文件与内存管理详解 **2.1 数据库文件结构** - MongoDB的数据库文件存储在磁盘上，每个数据库对应一系列文件，包括数据文件和索引文件。 - 数据文件以固定的大小递增，最大不超过2GB。 - 索引文件用于加速查询操作，存储有关集合的信息。 **2.2 内存管理** - **MMAP映射机制：** - MongoDB利用MMAP映射文件到虚拟内存，再映射到物理内存。 - 这种机制使得文件可以直接作为内存的一部分被访问，提高了数据读写的效率。 - **内存分配策略：** - MongoDB采用预分配的方式管理内存。 - 当新数据插入时，系统查找是否有合适大小的空闲内存块可供分配；若没有，则分配新的内存块。 - 这种策略有助于避免小规模数据库占用过多磁盘空间，同时保证大规模数据库有足够的预留空间。 - **内存压缩与优化：** - MongoDB定期执行内存压缩操作，以释放未使用的内存区域，减少内存碎片。 - 通过移动数据、合并空闲块等方式，整理内存布局，提高内存利用率。 《MongoDB开发使用手册》不仅详细介绍了NoSQL数据库的历史背景和发展原因，还深入探讨了MongoDB的核心概念和技术细节。对于希望深入了解MongoDB及其应用的开发者来说，这些知识点提供了宝贵的学习资料。