MongoDB
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O que é MongoDB e como funciona?


MongoDB é o banco de dados NoSQL mais comum e amplamente utilizado. É um banco de dados orientado a documentos de código aberto. NoSQL é usado para se referir a 'não relacional'. Isso significa que o banco de dados MongoDB não é baseado em relações tabulares como RDBMS, pois fornece um mecanismo distinto de armazenamento e recuperação de dados.

O formato de armazenamento empregado pelo MongoDB é conhecido como BSON. O banco de dados é mantido pela MongoDB Inc. e é licenciado sob a Licença Pública do Lado do Servidor (SSPL).

Abaixo está uma estrutura de documento MongoDB simples:
{
  title: 'FossLinux',
  by: 'Abraham',
  url: 'https://www.fosslinux.com',
  type: 'NoSQL'
}

Como funciona?


O MongoDB funciona em duas camadas, a saber:
  • Camada de dados
  • Camada de aplicativo

A camada de aplicação é comumente chamada de Camada de Abstração Final. Ele contém duas partes:o back-end, a parte do servidor e o front end, a seção de interface do usuário. A seção frontend é o local visível onde o desenvolvedor, com o auxílio do MongoDB, interage com o mobile ou web. A seção de back-end inclui o servidor usado principalmente para conduzir a lógica do lado do servidor. Além disso, a seção do servidor contém drivers e o shell mongo que auxiliam na interação do servidor MongoDB usando consultas.

As consultas são enviadas ao servidor que está localizado na camada de dados. O servidor MongoDB recebe e passa as consultas para o mecanismo de armazenamento, onde são realizadas as operações de leitura e gravação nos arquivos de dados correspondentes. O objetivo principal do mecanismo de armazenamento é gerenciar dados.

Observação: O servidor MongoDB não realiza operações de gravação e leitura.

A imagem abaixo ilustra como o MongoDB funciona:

Principais recursos do MongoDB


Suas principais características incluem:

1. Indexação


Os índices destinam-se a melhorar o desempenho e a velocidade de pesquisa do banco de dados. Os campos no documento deste banco de dados podem ser indexados com índices/índices primários e secundários. Sem indexação, cada documento em um banco de dados precisa ser escaneado para selecionar aqueles que correspondem à consulta, o que às vezes tende a ser ineficiente. Portanto, a indexação deve estar presente para uma busca eficiente de documentos, e o MongoDB a usa para processar grandes trechos de dados de forma concisa.

O MongoDB permite que seus usuários indexem qualquer campo que tenha sido indexado com os índices secundário e primário. Isso torna as pesquisas de consulta muito mais rápidas, melhorando assim o desempenho geral.

2. Balanceamento de carga


O MongoDB duplica os dados para manter o sistema funcionando mesmo em casos de falha de hardware. Além disso, esse processo permite que o MongoDB seja executado em vários servidores, equilibrando a carga.

3. Consultas ad hoc


O MongoDB suporta pesquisas de campo, intervalo e expressão regularmente. Essas consultas retornam campos específicos de documentos e também incluem funções JavaScript definidas pelo usuário. As consultas também podem ser configuradas para retornar uma amostra aleatória de resultados de um determinado tamanho.

4. Replicação


Os conjuntos de réplicas fornecidos pelo MongoDB consistem em duas ou mais cópias de dados. Esses conjuntos podem atuar como réplicas primárias ou secundárias a qualquer momento. Os conjuntos de réplicas primárias executam a leitura e a gravação enquanto os conjuntos secundários mantêm uma cópia dos dados da réplica primária usando a replicação integrada. Se a réplica primária falhar, o conjunto de réplicas executa automaticamente um processo de eleição para determinar qual secundária deve se tornar a primária. As réplicas secundárias podem servir operações de leitura opcionalmente, mas os dados eventualmente são consistentes por padrão.

5. Armazenamento de arquivos


Esse banco de dados expõe funções para manipulação de arquivos e conteúdo para desenvolvedores. O Mongo DB pode ser usado como um sistema de arquivos conhecido como Grid file system (GridFS). Esta função divide um arquivo em partes e armazena cada parte como um documento separado.

6. Agregação


Para usabilidade eficiente, o MongoDB fornece a estrutura de agregação. Esse recurso permite que os desenvolvedores agrupem os dados do processo e obtenham um único resultado mesmo depois de executar diferentes operações nos dados do grupo. Existem três maneiras pelas quais o MongoDB fornece a estrutura de agregação:
  • Função de redução de mapa
  • Funil de agregação
  • Agregação de propósito único.

Confira a imagem abaixo para ter uma ideia de como a agregação funciona no MongoDB:

7. Banco de dados sem esquema


O recurso sem esquema fornece ao MongoDB muito mais flexibilidade. Uma coleção pode conter diferentes documentos no MongoDB. O fato de não ter esquema permite armazenar documentos separados com outros conteúdos, campos e tamanhos na mesma coleção.

8. GridFS


Este é um recurso usado para armazenar e recuperar arquivos no MongoDB. Ele divide um documento em várias partes conhecidas como pedaços e os mantém em diferentes documentos. Todos os blocos, exceto o último, têm um tamanho de armazenamento padrão de cerca de 255 KB. O GridFS é muito útil para arquivos com mais de 16 MB.

Observação: Quando o GridFS é consultado por um arquivo, ele reúne todos os pedaços separados necessários para formar o arquivo original. Abaixo está uma metodologia simplificada de trabalho do GridFS:

Componentes do MongoDB


Os componentes principais do MongoDB e seu uso incluem:
  1. Coleções – Eles são um conjunto de documentos do MongoDB. Suas contrapartes RDBMS são tabelas. É essencial entender que as coleções não impõem nenhuma estrutura. Uma coleção sempre existe em um único banco de dados.
  2. Documento – Esta é uma coleção de dados armazenados no formato BSON. Sua contraparte RDBMS é Row. Registros no MongoDB são conhecidos como Documentos. Os documentos no MongoDB contêm nomes de campos e seus valores correspondentes.
  3. Campo – Este é um único elemento em um documento do MongoDB que contém valores como campos e pares de valores. Em bancos de dados relacionais, os campos são análogos às colunas. Um campo pode ser referido como um par nome-valor em um documento em termos simples.
  4. _id – Todo documento do MongoDB requer este campo. O campo _id pode ser equiparado à chave primária em bancos de dados relacionais. Ele representa uma instância ou valor exclusivo em um documento do MongoDB. Se você criar intencionalmente um documento no MongoDB sem o campo _id, ele será gerado automaticamente.
  5. Cursor – Este é um ponteiro que indica o resultado definido de uma consulta. Com o auxílio do cursor, os clientes podem recuperar os resultados.
  6. JSON – Esta é uma notação JavaScript. É texto simples, um formato legível por humanos usado para expressar dados estruturados. Milhares de linguagens de programação são compatíveis com JSON.
  7. Banco de dados – Assim como no RDBMS, onde um banco de dados é um contêiner de tabelas, no MongoDB, um banco de dados é um contêiner de coleções. Cada banco de dados contém seus próprios conjuntos de arquivos no sistema de arquivos. Portanto, os servidores MongoDB podem armazenar mais de um banco de dados.

Edições MongoDB


MongoDB foi lançado em várias edições, que são;
  • Servidor da comunidade MongoDB –  Esta é uma versão de código aberto do MongoDB que está disponível gratuitamente para usuários de Linux, Windows e macOS.
  • Servidor MongoDB Enterprise –  Esta é a versão comercial do MongoDB e pode ser encontrada como parte do pacote de assinatura MongoDB Enterprise Advanced.
  • Atlas MongoDB – Comumente referido como MongoDB Cloud. O MongoDB Atlas é um pacote MongoDB sob demanda que é executado e gerenciado inteiramente nas plataformas Microsoft Azure, Google Cloud e AWS. É uma versão do MongoDB Enterprise hospedada na nuvem. A edição Atlas contém todos os recursos do servidor MongoDB Enterprise e muito mais. Isso, portanto, implica que o MongoDB Atlas é muito mais avançado do que todas as outras edições do MongoDB.

Por que se deve usar o MongoDB?

  1. Um banco de dados relacional contém dados estruturados, mas e os dados não estruturados? O usuário ainda pode adicionar várias formas de dados aleatórios ao MongoDB sem sequer declarar seus tipos.
  2. O usuário pode carregar dados de grande volume com um método de fragmentação integrado, que separa os dados e os distribui convenientemente por vários servidores, graças à disponibilidade e flexibilidade do MongoDB em um ambiente baseado em nuvem.
  3. O esquema dinâmico do MongoDB permite que os usuários experimentem e aprendam coisas novas rapidamente. Qualquer coisa pode ser incorporada ao MongoDB de forma rápida e barata.
  4. Simplifica a coleta de dados baseados em localização sem exigir procedimentos sofisticados.
  5. Milhões de dispositivos vinculados geram dados regularmente na Internet, tornando difícil extraí-los e processá-los, mas o MongoDB pode fazer isso em um único banco de dados.
  6. O MongoDB pode armazenar uma ampla variedade de dados de várias fontes para alimentar um site baseado em CMS. Essas informações incluem tweets, comentários, mensagens multimídia e outros tipos de informações.
  7. É um excelente companheiro para o desenvolvimento de aplicativos para dispositivos móveis.
  8. Ele pode fornecer aos usuários análises de clientes em tempo real, proporcionando uma experiência personalizada muito necessária.
  9. É um banco de dados de baixo custo. Se você é uma micro ou pequena empresa, o MongoDB é a melhor opção de armazenamento porque é fácil de administrar e configurar.
  10. O poderoso mecanismo de pesquisa do MongoDB permitirá que o usuário saiba de onde os dados estão vindo.

Prós e contras do MongoDB

Vantagens

  1. O MongoDB é muito superior aos bancos de dados relacionais se houver uma quantidade significativa de dados e desejar distribuí-los por vários servidores para balanceamento de carga.
  2. As consultas de pesquisa no MongoDB são mais rápidas, pois devem ser interpretadas em um único servidor para acesso.
  3. Ele oferece versatilidade, o que implica que eles devem utilizar o MongoDB para armazenar dados não estruturados porque é uma maneira muito mais fácil de fazer isso.

Desvantagens

  1. No MongoDB, não há como combinar tabelas; assim, será necessário fazer isso manualmente toda vez que precisar usar esse recurso, resultando em codificação feia e demorada.
  2. Ele usa muita memória, pois precisa armazenar a chave para cada documento, pois há a possibilidade de dados conflitantes.
  3. Quando você começa a usar um recurso, ele bloqueia todo o banco de dados, causando um problema de simultaneidade.
  4. Não faz isso automaticamente; portanto, o usuário deve garantir manualmente que a operação seja uma transação.

10 principais perguntas frequentes sobre o MongoDB


Esta seção fornecerá respostas para algumas das perguntas mais comuns do MongoDB. Você pode conferir, pois a maioria das perguntas comuns já foram respondidas e você pode ter sorte de encontrar uma solução para o seu problema aqui.

1. Como posso aprender MongoDB?


A maneira mais fácil e comum de aprender MongoDB é através dos cursos de treinamento online fornecidos pelo MongoDB para desenvolvedores. Os cursos são desenvolvidos e instruídos por engenheiros especialistas do MongoDB que estão bem familiarizados com o MongoDB. Os cursos são gratuitos e cobrem todos os aspectos que você precisa saber para ser um guru do MongoDB. A maioria dos especialistas aprendeu a usar esse método.

Portanto, você não será uma excelente exceção se seguir o exemplo. Os cursos on-line fornecem aplicativos do mundo real que ajudam os usuários a entender mais sobre esse assunto. O treinamento on-line é individualizado, o que significa que você determina quanto tempo levará para aprendê-los. Além disso, os cursos são exercícios adicionais que ajudam os novatos a aprender e se exercitar mais no MongoDB. Visite a MongoDB University para obter vários cursos gratuitos e aprender MongoDB.

2. O servidor MongoDB é gratuito?


Sim. O servidor MongoDB é gratuito dependendo do pacote que você escolher. Por exemplo, o servidor da comunidade é acessível a todos os usuários. No entanto, se você estiver atrás de mais funcionalidades, poderá usar uma versão paga, como a edição MongoDB Enterprise ou Atlas.

3. Explique as diferenças entre MongoDB e bancos de dados relacionais?


A maioria dos bancos de dados relacionais como MySQL, Oracle, SQL Server e Postgres são construídos em arquiteturas originalmente projetadas há muito tempo (mais de 40 anos). Os requisitos de aplicativos durante esse período eram diferentes em comparação com os requisitos de aplicativos modernos.

O MongoDB é construído em arquitetura de sistemas distribuídos, ao contrário de bancos de dados relacionais, permitindo que os usuários escalem seus bancos de dados em várias instâncias rapidamente. para uma análise aprofundada, confira as diferenças entre MongoDB e MySQL (um banco de dados relacional). O objetivo principal de projetar o MongoDB era aumentar a produtividade. Flexibilidade de esquema é o que a maioria dos usuários estava procurando, e esse é um dos recursos fantásticos oferecidos pelo MongoDB.

4. Como obter uma licença comercial do MongoDB?


Para obter uma licença comercial do MongoDB, você pode comprá-la no MongoDB Enterprise Advanced.

5. Explique como os dados são armazenados no MongoDB?


No MongoDB, os dados são armazenados em documentos BSON que usam as estruturas de dados no formato JSON. Os documentos contêm mais de um campo e cada campo tem um valor de tipo de dados específico que inclui dados binários, matrizes e subdocumentos. Documentos que compartilham estruturas semelhantes são armazenados e organizados como coleções.

6. Onde se pode executar o MongoDB?


Você pode baixar, instalar e executar o MongoDB de qualquer lugar. Contanto que você complete a liberdade de bloqueio da plataforma, você pode executar o MongoDB de qualquer lugar. Por exemplo, a versão do MongoDB Atlas oferece aos usuários um serviço totalmente personalizado e gerenciado na AWS, Google Cloud e Azure que funciona com base no princípio de pagamento conforme o uso. O MongoDB Ops Manager é uma das melhores formas alternativas de executar o MongoDB em sua infraestrutura. Isso torna fácil e rápido para as equipes monitorar, fazer backup, dimensionar e implantar o MongoDB.

7. Explique por que o MongoDB é útil?


O MongoDB é construído em torno de três princípios de design principais que permitem aos usuários construir coletivamente aplicativos mais rápidos e de alta qualidade. Os três princípios básicos de design são:

Projeto de Sistemas Distribuídos permite que os usuários aloquem dados onde quiserem de forma inteligente.
Experiência unificada – dá aos usuários a liberdade de executar em qualquer lugar. Esse princípio básico de design permite a eliminação do aprisionamento do fornecedor e, ao mesmo tempo, permite que os usuários preparem seus aplicativos para o futuro.
Modelo de dados de documentos – Esse recurso apresenta aos usuários a melhor e mais simples maneira de trabalhar com dados.

8. Quando se deve usar o MongoDB?


O MongoDB é um banco de dados NoSQL versátil que pode ser usado em aplicativos analíticos e em vários outros aplicativos OLTP. Uma ampla variedade de aplicativos pode ser abordada com o MongoDB Atlas e o MongoDB Server.

9. Explique como o MongoDB protege os dados dos clientes?


O MongoDB contém recursos abrangentes que protegem, detectam, controlam e defendem os dados do cliente. Abaixo estão alguns dos principais recursos que ajudam a proteger os dados do cliente:

Autorização –
O RBAC (Controle de Acesso Baseado em Função) permite que os usuários configurem as permissões granulares que habilitam usuários ou privilégios baseados em aplicativos necessários para realizar suas tarefas.

Auditoria é vital para a conformidade regulatória, pois permite que os administradores de segurança usem o log de auditoria nativo do MongoDB para registrar as alterações e atividades do banco de dados.

Autenticação – O MongoDB oferece um mecanismo sólido e viável de desafio-resposta que simplifica o controle de acesso ao banco de dados baseado em SCRAM-256 juntamente com a introdução da infraestrutura de segurança corporativa integrada. Além disso, alguns dos recursos que você obtém são o Windows Active Directory, certificados x.509, LDAP e Kerberos.

Criptografia em todos os lugares – Enquanto em movimento, os dados do MongoDB podem ser criptografados nas redes e, em repouso, os dados podem ser criptografados em discos ou backups. Por fim, os dados do MongoDB podem ser criptografados no banco de dados enquanto estiverem em uso.

Conclusão


Este artigo cobriu de forma abrangente todos os aspectos que você precisa saber sobre o MongoDB. Com o tempo, os usuários buscaram produtividade rápida, que o MongoDB oferece a seus usuários. Ao contrário dos bancos de dados relacionais, como já mencionado no artigo, o MongoDB dá a seus usuários espaço para escalar seus bancos de dados rapidamente.