MongoDB
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Cos'è MongoDB e come funziona?

MongoDB è il database NoSQL più comune e ampiamente utilizzato. È un DB orientato ai documenti open source. NoSQL è usato per riferirsi a "non relazionale". Ciò significa che il database MongoDB non è basato su relazioni tabulari come RDBMS in quanto fornisce un meccanismo distinto di archiviazione e recupero dei dati.

Il formato di archiviazione utilizzato da MongoDB è denominato BSON. Il database è gestito da MongoDB Inc. ed è concesso in licenza in base alla Server-Side Public License (SSPL).

Di seguito è riportata una semplice struttura del documento MongoDB:

{
  title: 'FossLinux',
  by: 'Abraham',
  url: 'https://www.fosslinux.com',
  type: 'NoSQL'
}

Come funziona?

MongoDB funziona in due livelli, vale a dire:

  • Livello dati
  • Livello applicazione

Il livello dell'applicazione è comunemente indicato come livello di astrazione finale. Contiene due parti:il backend la parte server e il front-end la sezione dell'interfaccia utente. La sezione frontend è il luogo visibile dove lo sviluppatore, con l'ausilio di MongoDB, interagisce con il mobile o il web. La sezione back-end include il server utilizzato principalmente per condurre la logica lato server. Inoltre, la sezione server contiene i driver e la shell mongo che aiutano l'interazione del server MongoDB utilizzando le query.

Le query vengono inviate al server che si trova nel livello dati. Il server MongoDB riceve quindi passa le query al motore di archiviazione, dove vengono eseguite le operazioni di lettura e scrittura sui file di dati corrispondenti. L'obiettivo principale del motore di archiviazione è la gestione dei dati.

Nota: Il server MongoDB non esegue operazioni di scrittura e lettura.

L'immagine seguente illustra come funziona MongoDB:

Caratteristiche principali di MongoDB

Le sue caratteristiche principali includono:

1. Indicizzazione

Gli indici hanno lo scopo di migliorare le prestazioni e la velocità di ricerca del database. I campi nel documento di questo database possono essere indicizzati con indice/indici primari e secondari. Senza l'indicizzazione, ogni documento in un database deve essere scansionato per selezionare quelli che corrispondono alla query, che a volte tende a essere inefficiente. Pertanto, l'indicizzazione deve essere presente per una ricerca efficiente dei documenti e MongoDB la utilizza per elaborare in modo conciso grandi quantità di dati.

MongoDB consente ai suoi utenti di indicizzare qualsiasi campo che è stato indicizzato sia con gli indici secondari che primari. Ciò rende le ricerche di query molto più veloci, migliorando così le prestazioni complessive.

2. Bilanciamento del carico

MongoDB duplica i dati per mantenere il sistema attivo e funzionante anche in caso di guasto hardware. Inoltre, questo processo consente a MongoDB di essere eseguito su più server, bilanciando così il carico.

3. Query ad hoc

MongoDB supporta regolarmente ricerche su campi, intervalli e espressioni. Queste query restituiscono campi specifici di documenti e includono anche funzioni JavaScript definite dall'utente. Le query possono anche essere configurate per restituire un campione casuale di risultati di una determinata dimensione.

4. Replica

I set di repliche forniti da MongoDB sono costituiti da due o più copie di dati. Questi set possono agire come repliche primarie o secondarie in qualsiasi momento. I set di repliche primarie eseguono la lettura e la scrittura mentre i set secondari conservano una copia dei dati della replica primaria utilizzando la replica incorporata. Se la replica primaria non riesce, il set di repliche esegue automaticamente un processo di selezione per determinare quale secondaria deve diventare la primaria. Le repliche secondarie possono servire facoltativamente operazioni di lettura, ma alla fine i dati sono coerenti per impostazione predefinita.

5. Archiviazione file

Questo database espone agli sviluppatori le funzioni per la manipolazione dei file e il contenuto. Mongo DB può essere utilizzato come un file system noto come Grid file system (GridFS). Questa funzione divide un file in parti e memorizza ciascuna parte come un documento separato.

6. Aggregazione

Per un'usabilità efficiente, MongoDB fornisce il framework di aggregazione. Questa funzione consente agli sviluppatori di raggruppare i dati di processo e ottenere un unico risultato anche dopo aver eseguito diverse operazioni sui dati del gruppo. Esistono tre modi in cui MongoDB fornisce il framework di aggregazione:

  • Funzione di riduzione della mappa
  • Condotto di aggregazione
  • Aggregazione a scopo unico.

Controlla l'immagine qui sotto per avere un'idea di come funziona l'aggregazione in MongoDB:

7. Database senza schema

La funzione senza schema fornisce a MongoDB molta più flessibilità. Una raccolta può contenere documenti diversi in MongoDB. Il fatto che non abbia uno schema gli consente di archiviare documenti separati con altri contenuti, campi e dimensioni nella stessa raccolta.

8. GrigliaFS

Questa è una funzionalità utilizzata per archiviare e recuperare file in MongoDB. Divide un documento in più parti note come blocchi, quindi le mantiene in documenti diversi. Tutti i blocchi, tranne l'ultimo blocco, hanno una dimensione di archiviazione predefinita di circa 255 KB. GridFS è molto utile per file di dimensioni superiori a 16 MB.

Nota: Quando GridFS viene interrogato per un file, assembla tutti i blocchi separati necessari per formare il file originale. Di seguito è riportata una metodologia di lavoro GridFS semplificata:

Componenti MongoDB

I componenti principali di MongoDB e il loro utilizzo includono:

  1. Raccolte – Sono un insieme di documenti MongoDB. Le loro controparti RDBMS sono tabelle. È essenziale capire che le raccolte non impongono alcuna struttura. Una raccolta esiste sempre all'interno di un singolo DB.
  2. Documento – Questa è una raccolta di dati archiviati in formato BSON. La sua controparte RDBMS è Row. I record in MongoDB sono conosciuti come Documenti. I documenti in MongoDB contengono i nomi dei campi ei valori corrispondenti.
  3. Campo – Questo è un singolo elemento in un documento MongoDB che contiene valori come campi e coppie di valori. Nei database relazionali, i campi sono analoghi alle colonne. Un campo può essere indicato come una coppia nome-valore in un documento in termini semplici.
  4. _id – Ogni documento MongoDB richiede questo campo. Il campo _id può essere equiparato alla chiave primaria nei database relazionali. Rappresenta un'istanza o un valore univoco in un documento MongoDB. Se crei intenzionalmente un documento in MongoDB senza il campo _id, verrà generato automaticamente.
  5. Cursore – Questo è un puntatore che indica il risultato impostato di una query. Con l'aiuto del cursore, i clienti possono recuperare i risultati.
  6. JSON – Questa è una notazione JavaScript. È testo normale, un formato leggibile utilizzato per esprimere dati strutturati. Migliaia di linguaggi di programmazione supportano JSON.
  7. Banca dati – Come in RDBMS, dove un database è un contenitore di tabelle, in MongoDB un database è un contenitore di raccolte. Ogni database contiene i propri set di file nel file system. Pertanto, i server MongoDB possono memorizzare più di un database.

Edizioni MongoDB

MongoDB è stato rilasciato in varie edizioni, che sono;

  • Server della comunità MongoDB –  Questa è una versione open source di MongoDB disponibile gratuitamente per utenti Linux, Windows e macOS.
  • Server MongoDB Enterprise –  Questa è la versione commerciale di MongoDB e può essere trovata come parte del pacchetto di abbonamento MongoDB Enterprise Advanced.
  • Atlante MongoDB – Comunemente indicato come MongoDB Cloud. MongoDB Atlas è un pacchetto MongoDB on-demand interamente eseguito e gestito sulle piattaforme Microsoft Azure, Google Cloud e AWS. È una versione MongoDB Enterprise ospitata nel cloud. L'edizione Atlas contiene tutte le funzionalità del server MongoDB Enterprise e molto altro. Questo, quindi, implica che MongoDB Atlas sia molto più avanzato di tutte le altre edizioni di MongoDB.

Perché si dovrebbe usare MongoDB?

  1. Un database relazionale contiene dati strutturati, ma per quanto riguarda i dati non strutturati? L'utente può comunque aggiungere varie forme di dati casuali a MongoDB senza nemmeno dichiararne il tipo.
  2. L'utente può caricare enormi volumi di dati con un metodo di sharding integrato, che separa i dati e li distribuisce comodamente su numerosi server, grazie alla disponibilità e flessibilità di MongoDB in un ambiente basato su cloud.
  3. Lo schema dinamico di MongoDB consente agli utenti di sperimentare e apprendere nuove cose rapidamente. Qualsiasi cosa può essere incorporata in MongoDB in modo rapido ed economico.
  4. Semplifica la raccolta di dati basati sulla posizione senza richiedere procedure sofisticate.
  5. Milioni di dispositivi collegati generano regolarmente dati su Internet, rendendo difficile estrarli ed elaborarli, ma MongoDB può farlo all'interno di un unico database.
  6. MongoDB può contenere un'ampia gamma di dati provenienti da diverse fonti per alimentare un sito Web basato su CMS. Queste informazioni includono tweet, commenti, messaggi multimediali e altri tipi di informazioni.
  7. È un eccellente compagno per lo sviluppo di app mobili.
  8. Può fornire agli utenti analisi dei clienti in tempo reale, fornendo un'esperienza personalizzata tanto necessaria.
  9. È un database a basso costo. Se sei una micro o una piccola impresa, MongoDB è un'opzione di archiviazione migliore perché è facile da amministrare e configurare.
  10. Il potente motore di ricerca in MongoDB consentirà all'utente di sapere da dove provengono i dati.

Pro e contro di MongoDB

Vantaggi

  1. MongoDB è di gran lunga superiore ai database relazionali se si dispone di una quantità significativa di dati e si desidera distribuirla su numerosi server per il bilanciamento del carico.
  2. Le query di ricerca in MongoDB sono più veloci poiché devono essere interpretate in un unico server per l'accesso.
  3. Offre versatilità, il che implica che dovrebbero utilizzare MongoDB per archiviare dati non strutturati perché è un modo molto più semplice per farlo.

Svantaggi

  1. In MongoDB, non c'è modo di combinare le tabelle; quindi, uno dovrà farlo manualmente ogni volta che ha bisogno di utilizzare questa funzione, con conseguente codifica sgradevole e dispendiosa in termini di tempo.
  2. Utilizza molta memoria poiché deve memorizzare la chiave per ogni documento perché è possibile che i dati siano in conflitto.
  3. Quando inizi a utilizzare una funzione, l'intero database viene bloccato, causando un problema di concorrenza.
  4. Non lo fa automaticamente; quindi l'utente deve assicurarsi manualmente che l'operazione sia una transazione.

Le 10 principali domande frequenti su MongoDB

Questa sezione fornirà le risposte ad alcune delle domande più frequenti su MongoDB. Puoi dare un'occhiata poiché la maggior parte delle domande comuni ha già avuto risposta e potresti essere fortunato a trovare una soluzione al tuo problema qui.

1. Come posso imparare MongoDB?

Il modo più semplice e comune per imparare MongoDB è attraverso i corsi di formazione online forniti da MongoDB per gli sviluppatori. I corsi sono sviluppati e istruiti da ingegneri esperti di MongoDB che conoscono bene MongoDB. I corsi sono gratuiti e coprono ogni aspetto che devi sapere per essere un guru di MongoDB. La maggior parte degli esperti ha imparato a usare questo metodo.

Quindi non sarai un'eccezione eccellente se segui l'esempio. I corsi online forniscono applicazioni reali che aiutano gli utenti a comprendere meglio questo argomento. La formazione online è di autoapprendimento, il che significa che determini quanto tempo ci vorrà per impararli. Inoltre, i corsi sono esercizi aggiuntivi che aiutano i neofiti a imparare e ad esercitarsi di più su MongoDB. Visita la MongoDB University per ottenere un sacco di corsi gratuiti e imparare MongoDB.

2. Il server MongoDB è gratuito?

Sì. Il server MongoDB è gratuito a seconda del pacchetto che scegli di utilizzare. Ad esempio, il server della comunità è accessibile a tutti gli utenti. Tuttavia, se stai cercando più funzionalità, puoi utilizzare una versione a pagamento come MongoDB Enterprise o Atlas Edition.

3. Spiega le differenze tra MongoDB e i database relazionali?

La maggior parte dei database relazionali come MySQL, Oracle, SQL Server e Postgres sono costruiti su architetture originariamente progettate molto tempo fa (più di 40 anni). I requisiti dell'applicazione in quel periodo erano diversi rispetto ai requisiti dell'applicazione odierni.

MongoDB è basato su un'architettura di sistemi distribuiti, a differenza dei database relazionali, consentendo agli utenti di scalare rapidamente i propri database su varie istanze. per un'analisi approfondita, controlla le differenze tra MongoDB e MySQL (un database relazionale). Lo scopo principale della progettazione di MongoDB era aumentare la produttività. La flessibilità dello schema è ciò che la maggior parte degli utenti cercava e questa è una delle fantastiche funzionalità offerte da MongoDB.

4. Come si può ottenere una licenza commerciale MongoDB?

Per ottenere una licenza commerciale MongoDB, puoi acquistarla da MongoDB Enterprise Advanced.

5. Spiega come vengono archiviati i dati in MongoDB?

In MongoDB, i dati vengono archiviati in documenti BSON che utilizzano le strutture dati in formato JSON. I documenti contengono più di un campo e ogni campo ha un valore del tipo di dati specifico che include dati binari, matrici e documenti secondari. I documenti che condividono strutture simili vengono archiviati e organizzati come raccolte.

6. Dove si può eseguire MongoDB?

Puoi scaricare, installare ed eseguire MongoDB da qualsiasi luogo. Finché completi la libertà di blocco della piattaforma, puoi eseguire MongoDB da qualsiasi luogo. Ad esempio, la versione MongoDB Atlas offre agli utenti un servizio completamente personalizzato e gestito su AWS, Google Cloud e Azure che funziona secondo il principio del pagamento in base al consumo. MongoDB Ops Manager è uno dei migliori modi alternativi per eseguire MongoDB sulla tua infrastruttura. Ciò rende facile e veloce per i team monitorare, eseguire il backup, ridimensionare e distribuire MongoDB.

7. Spiega perché MongoDB è utile?

MongoDB si basa su tre principi di progettazione principali che consentono agli utenti di creare collettivamente applicazioni più veloci e di alta qualità. I tre principi fondamentali di progettazione sono:

Progettazione di sistemi distribuiti consente agli utenti di allocare i dati dove vogliono in modo intelligente.
Esperienza unificata – offre agli utenti la libertà di correre ovunque. Questo principio di progettazione di base consente l'eliminazione del vincolo del fornitore e allo stesso tempo consente agli utenti di rendere le proprie applicazioni a prova di futuro.
Modello di dati del documento – Questa funzione offre agli utenti il ​​modo migliore e semplice per lavorare con i dati.

8. Quando si dovrebbe usare MongoDB?

MongoDB è un database NoSQL versatile che può essere utilizzato tra app analitiche e una gamma di altre app OLTP. È possibile gestire un'ampia gamma di applicazioni con MongoDB Atlas e MongoDB Server.

9. Spiega come MongoDB protegge i dati dei clienti?

MongoDB contiene funzionalità estese che proteggono, rilevano, controllano e difendono i dati dei clienti. Di seguito sono elencate alcune di queste funzionalità chiave che aiutano a proteggere i dati dei clienti:

Autorizzazione – RBAC (Role-based Access Control) consente agli utenti di configurare le autorizzazioni granulari che abilitano gli utenti o i privilegi basati sulle applicazioni necessari per svolgere le proprie attività.

Audit è fondamentale per la conformità normativa in quanto consente agli amministratori della sicurezza di utilizzare il registro di controllo nativo di MongoDB per registrare le modifiche e le attività del database specificate.

Autenticazione – MongoDB offre un solido meccanismo valido e di risposta alle sfide che semplifica il controllo dell'accesso al database basato su SCRAM-256 insieme all'introduzione dell'infrastruttura di sicurezza aziendale integrata. Inoltre, alcune delle funzionalità che ottieni sono Windows Active Directory, certificati x.509, LDAP e Kerberos.

Crittografia ovunque – Mentre sono in movimento, i dati MongoDB possono essere crittografati attraverso le reti e, mentre sono inattivi, i dati possono essere crittografati su dischi o backup. Infine, i dati MongoDB possono essere crittografati nel database mentre sono in uso.

Conclusione

Questo articolo ha coperto in modo completo tutti gli aspetti che è necessario sapere su MongoDB. Nel tempo, gli utenti hanno cercato la produttività veloce, che MongoDB offre ai suoi utenti. A differenza dei database relazionali, come già menzionato nell'articolo, MongoDB offre ai suoi utenti lo spazio per scalare rapidamente i propri database.