Bazy danych są kluczowymi elementami systemów informatycznych. Choć zwykle pojęcie to kojarzy się z relacyjnymi bazami danych i skomplikowanymi zapytaniami pisanymi w języku SQL, istnieją również zupełnie inne, bardzo wartościowe rozwiązania. Właśnie takim jest MongoDB — rozwijany na zasadach open source nierelacyjny system zarządzania bazą danych napisany w języku C++. Dane są tu składowane jako obiekty JSON, co umożliwia intuicyjne, bezproblemowe ich przetwarzanie w aplikacji. MongoDB jest dynamicznie rozwijanym projektem. Charakteryzuje się dużą skalowalnością, elastycznością i wszechstronnością.

Książka ta jest przeznaczona dla programistów i administratorów baz danych, którzy chcą poznać MongoDB 3.0 od podstaw. Ten świetnie napisany przewodnik okaże się również bezcenną pomocą dla średnio zaawansowanych użytkowników systemu. Przedstawiono tu zarówno podstawy MongoDB, jak i zaawansowane metody optymalizacji, skalowania bazy i administrowania nią. Nie brakło opisu dobrych praktyk dotyczących wdrażania aplikacji MongoDB i rozwiązywania problemów. Zamieszczono liczne przykłady kodu napisanego w językach JavaScript, Ruby i powłoki MongoDB.

Zagadnienia omówione w książce:

• podstawowe informacje na temat bazy danych MongoDB, jej budowy, przeznaczenia i funkcjonowania
• tworzenie aplikacji wykorzystujących MongoDB
• indeksowanie i optymalizacja zapytań
• silnik magazynu danych WiredTiger i obsługa wtyczek
• zapewnienie wysokiej dostępności danych i skalowalność systemu
• najlepsze praktyki wdrażania instalacji MongoDB, administrowania nimi i rozwiązywania problemów

Kyle Banker brał udział w rozwijaniu MongoDB. Obecnie pracuje w startupie. Peter Bakkum jest programistą o dużym doświadczeniu w pracy z MongoDB. Shaun Verch był członkiem zespołu, który przygotował podstawowy serwer dla MongoDB. Inżynier firmy Genentech Doug Garrett jest jednym ze zwycięzców MongoDB Innovation Award for Analytics. Tim Hawkins jest architektem oprogramowania. Kierował zespołem, który rozwijał funkcję wyszukiwania w Yahoo! Europe.

Przekonaj się, jaka moc drzemie w MongoDB!

Rozdziały:

Przedmowa (13)

Podziękowania (15)

O książce (17)

CZĘŚĆ I. ROZPOCZĘCIE PRACY (21)

Rozdział 1. Baza danych dla nowoczesnej sieci WWW (23)

• 1.1. Serwer opracowany na potrzeby internetu (26)
• 1.2. Kluczowe funkcje MongoDB (27)
  • 1.2.1. Model danych oparty na dokumencie (27)
  • 1.2.2. Zapytania ad hoc (31)
  • 1.2.3. Indeksy (31)
  • 1.2.4. Replikacja (32)
  • 1.2.5. Szybkość działania i niezawodność (33)
  • 1.2.6. Skalowanie (35)
• 1.3. Podstawowy serwer MongoDB i jego narzędzia (36)
  • 1.3.1. Podstawowy serwer (37)
  • 1.3.2. Konsola JavaScript (38)
  • 1.3.3. Sterowniki bazy danych (39)
  • 1.3.4. Narzędzia powłoki (39)
• 1.4. Dlaczego MongoDB? (40)
  • 1.4.1. MongoDB kontra inne bazy danych (41)
  • 1.4.2. Przykłady użycia i wdrożeń w środowiskach produkcyjnych (45)
• 1.5. Wskazówki i ograniczenia (47)
• 1.6. Historia MongoDB (49)
• 1.7. Zasoby dodatkowe (52)
• 1.8. Podsumowanie (53)

Rozdział 2. MongoDB i konsola JavaScript (55)

• 2.1. Zagłębiamy się w powłokę MongoDB (56)
  • 2.1.1. Uruchomienie powłoki (56)
  • 2.1.2. Bazy danych, kolekcje i dokumenty (57)
  • 2.1.3. Wstawianie i pobieranie danych (58)
  • 2.1.4. Uaktualnienie dokumentu (60)
  • 2.1.5. Usunięcie danych (64)
  • 2.1.6. Inne funkcje powłoki (65)
• 2.2. Tworzenie indeksów i użycie ich w zapytaniach (66)
  • 2.2.1. Utworzenie ogromnej kolekcji (66)
  • 2.2.2. Indeksowanie i metoda explain() (68)
• 2.3. Podstawowa administracja serwerem bazy danych (73)
  • 2.3.1. Pobieranie informacji o bazie danych (73)
  • 2.3.2. Jak działają polecenia? (75)
• 2.4. Uzyskiwanie pomocy (76)
• 2.5. Podsumowanie (77)

Rozdział 3. Tworzenie programów używających MongoDB (79)

• 3.1. MongoDB przez pryzmat języka Ruby (80)
  • 3.1.1. Instalacja sterownika i nawiązanie połączenia z MongoDB (80)
  • 3.1.2. Wstawianie dokumentów za pomocą języka Ruby (82)
  • 3.1.3. Zapytania i kursory (83)
  • 3.1.4. Operacje uaktualnienia i usunięcia (84)
  • 3.1.5. Polecenia bazy danych (85)
• 3.2. Jak działają sterowniki? (86)
  • 3.2.1. Generowanie identyfikatora obiektu (87)
• 3.3. Utworzenie prostej aplikacji (89)
  • 3.3.1. Konfiguracja (90)
  • 3.3.2. Zbieranie danych (91)
  • 3.3.3. Wyświetlenie zawartości archiwum (94)
• 3.4. Podsumowanie (96)

CZĘŚĆ II. TWORZENIE APLIKACJI W MONGODB (99)

Rozdział 4. Dane oparte na dokumentach (101)

• 4.1. Reguły projektowe schematu (102)
• 4.2. Opracowanie modelu danych dla aplikacji typu e-commerce (104)
  • 4.2.1. Podstawy schematu (105)
  • 4.2.2. Użytkownicy i zamówienia (109)
  • 4.2.3. Opinie (112)
• 4.3. Bazy danych, kolekcje i dokumenty w szczegółach (113)
  • 4.3.1. Bazy danych (113)
  • 4.3.2. Kolekcje (117)
  • 4.3.3. Dokumenty i operacje wstawiania (121)
• 4.4. Podsumowanie (127)

Rozdział 5. Tworzenie zapytań (129)

• 5.1. Zapytania w aplikacji typu e-commerce (130)
  • 5.1.1. Produkty, kategorie i opinie o produktach (130)
  • 5.1.2. Użytkownicy i zamówienia (133)
• 5.2. Język zapytań w MongoDB (134)
  • 5.2.1. Selektory i kryteria zapytania (135)
  • 5.2.2. Opcje zapytania (149)
• 5.3. Podsumowanie (152)

Rozdział 6. Agregacja (153)

• 6.1. Ogólne omówienie frameworka agregacji (154)
• 6.2. Przykład agregacji w aplikacji typu e-commerce (156)
  • 6.2.1. Produkty, kategorie i opinie (157)
  • 6.2.2. Użytkownik i zamówienie (164)
• 6.3. Operatory potoku agregacji (168)
  • 6.3.1. Operator $project (168)
  • 6.3.2. Operator $group (169)
  • 6.3.3. $match, $sort, $skip i $limit (171)
  • 6.3.4. Operator $unwind (171)
  • 6.3.5. Operator $out (172)
• 6.4. Modyfikacja dokumentów (172)
  • 6.4.1. Funkcje ciągu tekstowego (173)
  • 6.4.2. Funkcje arytmetyczne (174)
  • 6.4.3. Funkcje daty i godziny (175)
  • 6.4.4. Funkcje logiczne (175)
  • 6.4.5. Operatory zbioru (176)
  • 6.4.6. Pozostałe funkcje (177)
• 6.5. Wydajność działania potoku agregacji (178)
  • 6.5.1. Opcje potoku agregacji (179)
  • 6.5.2. Funkcja explain() frameworka agregacji (179)
  • 6.5.3. Opcja allowDiskUse (183)
  • 6.5.4. Opcja cursor w agregacji (184)
• 6.6. Inne możliwości agregacji (185)
  • 6.6.1. Funkcje .count() i .distinct() (185)
  • 6.6.2. Funkcja modelu MapReduce (185)
• 6.7. Podsumowanie (188)

Rozdział 7. Uaktualnienia, operacje niepodzielne i usunięcia (191)

• 7.1. Krótkie omówienie procesu uaktualnienia dokumentu (192)
  • 7.1.1. Modyfikacja przez zastąpienie (193)
  • 7.1.2. Modyfikacja za pomocą operatora (193)
  • 7.1.3. Porównanie obu metod (194)
  • 7.1.4. Podjęcie decyzji - zastąpienie kontra operatory (194)
• 7.2. Uaktualnienia w modelu typu e-commerce (196)
  • 7.2.1. Produkty i kategorie (196)
  • 7.2.2. Opinie o produkcie (201)
  • 7.2.3. Zamówienia (203)
• 7.3. Niepodzielne przetwarzanie dokumentu (206)
  • 7.3.1. Zmiana stanu zamówienia (207)
  • 7.3.2. Zarządzanie produktami (209)
• 7.4. Usunięcia i uaktualnienia w MongoDB w szczegółach (215)
  • 7.4.1. Opcje i typy uaktualnień (215)
  • 7.4.2. Operatory uaktualnienia (216)
  • 7.4.3. Polecenie findAndModify() (225)
  • 7.4.4. Usunięcie dokumentu (225)
  • 7.4.5. Współbieżność, niepodzielność i izolacja (226)
  • 7.4.6. Uwagi dotyczące wydajności uaktualnienia (227)
• 7.5. Przegląd operatorów uaktualnienia (229)
• 7.6. Podsumowanie (230)

CZĘŚĆ III. ZAAWANSOWANE MONGODB (231)

Rozdział 8. Indeksowanie i optymalizacja zapytania (233)

• 8.1. Teoria indeksowania (234)
  • 8.1.1. Prosty eksperyment (234)
  • 8.1.2. Podstawowe koncepcje indeksowania (238)
  • 8.1.3. Struktura B-tree (242)
• 8.2. Indeksowanie w praktyce (244)
  • 8.2.1. Typy indeksów (244)
  • 8.2.2. Administracja indeksem (249)
• 8.3. Optymalizacja zapytania (255)
  • 8.3.1. Identyfikacja wolno wykonywanych zapytań (255)
  • 8.3.2. Analiza wolno wykonywanych zapytań (260)
  • 8.3.3. Wzorce zapytania (280)
• 8.4. Podsumowanie (282)

Rozdział 9. Wyszukiwanie tekstowe (285)

• 9.1. Wyszukiwanie tekstowe - nie tylko dopasowanie wzorca (286)
  • 9.1.1. Wyszukiwanie tekstowe kontra dopasowanie wzorca (288)
  • 9.1.2. Wyszukiwanie tekstowe kontra wyszukiwanie stron internetowych (288)
  • 9.1.3. Wyszukiwanie tekstowe w MongoDB kontra dedykowane silniki wyszukiwania tekstowego (291)
• 9.2. Pobranie danych katalogu książek Manning (294)
• 9.3. Zdefiniowanie indeksów wyszukiwania tekstowego (296)
  • 9.3.1. Wielkość indeksu wyszukiwania tekstowego (297)
  • 9.3.2. Przypisanie indeksowi własnej nazwy oraz zindeksowanie wszystkich pól tekstowych kolekcji (298)
• 9.4. Proste wyszukiwanie tekstowe (299)
  • 9.4.1. Bardziej zaawansowane operacje wyszukiwania (300)
  • 9.4.2. Ocena wyszukiwania tekstowego (302)
  • 9.4.3. Sortowanie wyników na podstawie oceny wyszukiwania tekstowego (304)
• 9.5. Wyszukiwanie tekstowe we frameworku agregacji (304)
  • 9.5.1. Gdzie jest MongoDB in Action, Second Edition? (306)
• 9.6. Wyszukiwanie tekstowe w innych językach (308)
  • 9.6.1. Wskazanie języka w indeksie (309)
  • 9.6.2. Określenie języka w dokumencie (310)
  • 9.6.3. Podanie języka w operacji wyszukiwania (311)
  • 9.6.4. Dostępne języki (313)
• 9.7. Podsumowanie (314)

Rozdział 10. WiredTiger i dołączany silnik magazynu danych (315)

• 10.1. API Pluggable Storage Engine (315)
  • 10.1.1. Dlaczego warto używać różnych silników magazynów danych (316)
• 10.2. Silnik WiredTiger (318)
  • 10.2.1. Przejście do silnika WiredTiger (318)
  • 10.2.2. Migracja bazy danych do WiredTiger (320)
• 10.3. Porównanie z MMAPv1 (321)
  • 10.3.1. Pliki konfiguracyjne (322)
  • 10.3.2. Skrypty wstawiania danych i przeprowadzania testu wydajności (323)
  • 10.3.3. Wyniki testów wydajności wstawiania danych (326)
  • 10.3.4. Skrypty sprawdzające wydajność operacji odczytu danych (327)
  • 10.3.5. Wyniki testów wydajności odczytu danych (329)
  • 10.3.6. Podsumowanie testów wydajności (330)
• 10.4. Inne przykłady dołączanych silników magazynów danych (332)
• 10.5. Tematy zaawansowane (333)
  • 10.5.1. Jak działa dołączany silnik magazynu danych? (333)
  • 10.5.2. Struktura danych (334)
  • 10.5.3. Nakładanie blokad (338)
• 10.6. Podsumowanie (338)

Rozdział 11. Replikacja (341)

• 11.1. Ogólne omówienie replikacji (342)
  • 11.1.1. Dlaczego replikacja ma znaczenie? (342)
  • 11.1.2. Przykłady użycia replikacji i jej ograniczenia (344)
• 11.2. Zbiory replik (345)
  • 11.2.1. Konfiguracja (346)
  • 11.2.2. Jak działa replikacja? (353)
  • 11.2.3. Administracja (362)
• 11.3. Sterowniki i replikacja (372)
  • 11.3.1. Połączenia i reakcja na wystąpienie awarii (372)
  • 11.3.2. Pewność udanego zapisu (375)
  • 11.3.3. Skalowanie operacji odczytu (376)
  • 11.3.4. Tagi (379)
• 11.4. Podsumowanie (381)

Rozdział 12. Skalowanie systemu za pomocą shardingu (383)

• 12.1. Ogólne omówienie shardingu (384)
  • 12.1.1. Co to jest sharding? (384)
  • 12.1.2. Kiedy należy stosować sharding? (385)
• 12.2. Poznajemy komponenty klastra shardingu (387)
  • 12.2.1. Shardy - pamięć masowa dla danych aplikacji (388)
  • 12.2.2. Router mongos - przekierowywanie operacji (388)
  • 12.2.3. Serwery konfiguracji - przechowywanie metadanych (389)
• 12.3. Rozproszenie danych w klastrze shardingu (389)
  • 12.3.1. Sposoby rozpraszania danych w klastrze shardingu (391)
  • 12.3.2. Rozproszenie baz danych między shardami (392)
  • 12.3.3. Sharding na podstawie kolekcji (392)
• 12.4. Budowa przykładowego klastra shardingu (394)
  • 12.4.1. Uruchomienie serwerów mongod i mongos (394)
  • 12.4.2. Konfiguracja klastra (397)
  • 12.4.3. Kolekcje shardingu (398)
  • 12.4.4. Zapis danych w klastrze shardingu (400)
• 12.5. Wykonywanie zapytań i indeksowanie klastra shardingu (406)
  • 12.5.1. Routing zapytania (406)
  • 12.5.2. Indeksowanie w klastrze shardingu (408)
  • 12.5.3. Narzędzie explain() w klastrze shardingu (408)
  • 12.5.4. Agregacja w klastrze shardingu (410)
• 12.6. Wybór klucza shardu (411)
  • 12.6.1. Brak równowagi podczas wykonywania operacji zapisu (hotspot) (412)
  • 12.6.2. Fragmenty niemożliwe do podziału (413)
  • 12.6.3. Kiepskie adresowanie (klucz shardu nie znajduje się w zapytaniach) (414)
  • 12.6.4. Idealny klucz shardu (415)
  • 12.6.5. Nieodłączne kompromisy podczas projektowania (aplikacja klienta poczty) (415)
• 12.7. Sharding w produkcji (418)
  • 12.7.1. Provisioning (418)
  • 12.7.2. Wdrożenie (421)
  • 12.7.3. Obsługa i konserwacja (423)
• 12.8. Podsumowanie (428)

Rozdział 13. Wdrożenie i administracja (429)

• 13.1. Sprzęt i provisioning (430)
  • 13.1.1. Topologia klastra (430)
  • 13.1.2. Środowisko wdrożenia (432)
  • 13.1.3. Provisioning (440)
• 13.2. Monitorowanie i diagnostyka (442)
  • 13.2.1. Rejestracja danych (442)
  • 13.2.2. Polecenia diagnostyczne MongoDB (443)
  • 13.2.3. Narzędzia diagnostyczne MongoDB (443)
  • 13.2.4. Usługa monitorowania MongoDB (446)
  • 13.2.5. Zewnętrzne aplikacje monitorowania (446)
• 13.3. Kopia zapasowa (447)
  • 13.3.1. Narzędzia mongodump i mongorestore (447)
  • 13.3.2. Kopia zapasowa na podstawie plików danych (448)
  • 13.3.3. Kopia zapasowa tworzona za pomocą monitorowania MMS (450)
• 13.4. Zapewnienie bezpieczeństwa (450)
  • 13.4.1. Bezpieczne środowisko (450)
  • 13.4.2. Szyfrowanie komunikacji sieciowej (451)
  • 13.4.3. Uwierzytelnianie (454)
  • 13.4.4. Uwierzytelnienie zbioru replik (457)
  • 13.4.5. Uwierzytelnianie klastra shardingu (459)
  • 13.4.6. Funkcje zabezpieczeń w korporacyjnej wersji MongoDB (459)
• 13.5. Zadania administracyjne (459)
  • 13.5.1. Import i eksport danych (460)
  • 13.5.2. Naprawa i zmniejszenie ilości miejsca zajmowanego przez pliki danych (461)
  • 13.5.3. Uaktualnienie (462)
• 13.6. Rozwiązywanie problemów związanych z wydajnością (463)
  • 13.6.1. Zbiór roboczy (463)
  • 13.6.2. Nagły spadek wydajności (464)
  • 13.6.3. Interakcje zapytań (465)
  • 13.6.4. Szukanie profesjonalnej pomocy (466)
• 13.7. Lista rzeczy do sprawdzenia podczas wdrożenia (466)
• 13.8. Podsumowanie (468)

DODATKI (469)

Dodatek A. Instalacja (471)

• A.1. Instalacja (471)
  • A.1.1. Wdrożenie w środowisku produkcyjnym (471)
  • A.1.2. Architektura 32-bitowa kontra 64-bitowa (472)
• A.2. MongoDB w systemie Linux (472)
  • A.2.1. Instalacja z użyciem prekompilowanych plików binarnych (472)
  • A.2.2. Użycie menedżera pakietów (473)
• A.3. MongoDB w systemie OS X (474)
  • A.3.1. Instalacja z użyciem prekompilowanych plików binarnych (474)
  • A.3.2. Użycie menedżera pakietów (475)
• A.4. MongoDB w Windows (475)
  • A.4.1. Instalacja z użyciem prekompilowanych plików binarnych (476)
• A.5. Kompilacja MongoDB z kodu źródłowego (477)
• A.6. Rozwiązywanie problemów (477)
  • A.6.1. Nieprawidłowa architektura (477)
  • A.6.2. Brak katalogu danych (477)
  • A.6.3. Brak uprawnień (478)
  • A.6.4. Brak możliwości dołączenia do portu (478)
• A.7. Podstawowe opcje konfiguracyjne (478)
• A.8. Instalacja języka Ruby (480)
  • A.8.1. Systemy Linux i OS X (480)
  • A.8.2. Windows (481)

Dodatek B. Wzorce projektowe (483)

• B.1. Osadzenie kontra odwołanie (483)
• B.2. Związek typu "jeden do wielu" (483)
• B.3. Związek typu "wiele do wielu" (485)
• B.4. Drzewo (486)
• B.5. Kolejki procesów roboczych (489)
• B.6. Atrybuty dynamiczne (490)
• B.7. Transakcje (491)
• B.8. Lokalizacja i obliczenia wstępne (492)
• B.9. Antywzorce (493)
  • B.9.1. Niepoprawne indeksowanie (493)
  • B.9.2. Bałagan w typach (494)
  • B.9.3. Kolekcje kubełków (494)
  • B.9.4. Ogromne, głęboko zagnieżdżone dokumenty (494)
  • B.9.5. Jedna kolekcja dla użytkownika (494)
  • B.9.6. Kolekcje niemożliwe do shardingu (495)

Dodatek C. Dane binarne i GridFS (497)

• C.1. Przechowywanie prostych obiektów binarnych (497)
  • C.1.1. Przechowywanie miniatury (498)
  • C.1.2. Przechowywanie wartości MD5 (498)
• C.2. GridFS (499)
  • C.2.1. GridFS w języku Ruby (450)
  • C.2.2. GridFS i mongofiles (503)