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摘要：不采用關(guān)系模型主要是為了獲得更好的擴(kuò)展性。易于擴(kuò)展應(yīng)用程序數(shù)據(jù)集的大小正在以不可思議的速度增長。過去非常罕見的級別數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已是司空見慣了。這種精簡方式的設(shè)計(jì)是能夠?qū)崿F(xiàn)如此高性能的原因之一。下一篇文章指南基礎(chǔ)知識文檔集合數(shù)據(jù)庫客戶端
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MongoDB是一款強(qiáng)大、靈活，且易于擴(kuò)展的通用型數(shù)據(jù)庫。它能擴(kuò)展出非常多的功能，如二級索引（secondary index）、范圍查詢（range query）、排序、聚合（aggregation），以及地理空間索引（geospatial index）。本章涵蓋了MongoDB的主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)。
1.1 易于使用MongoDB是一個(gè)面向文檔（document-oriented）的數(shù)據(jù)庫，而不是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。不采用關(guān)系模型主要是為了獲得更好的擴(kuò)展性。當(dāng)然, 還有其他一些好處。
與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫相比，面向文檔的數(shù)據(jù)庫不再有“行”（row）的概念，取而代之的是更為靈活的“文檔”（document）模型。通過在文檔中嵌入文檔和數(shù)組，面向文檔的方法能夠僅使用一條記錄來表現(xiàn)復(fù)雜的層次關(guān)系，這與使用現(xiàn)代面向?qū)ο笳Z言的開發(fā)者對數(shù)據(jù)的看法一致。
另外，不再有預(yù)定義模式（predefined schema）：文檔的鍵（key）和值（value）不再是固定的類型和大小。由于沒有固定的模式，根據(jù)需要添加或刪除字段變得更容易了。通常，由于開發(fā)者能夠進(jìn)行快速迭代，所以開發(fā)進(jìn)程得以加快。而且，實(shí)驗(yàn)更容易進(jìn)行。開發(fā)者能嘗試大量的數(shù)據(jù)模型，從中選擇一個(gè)最好的。
應(yīng)用程序數(shù)據(jù)集的大小正在以不可思議的速度增長。隨著可用帶寬的增長和存儲器價(jià)格的下降，即使是一個(gè)小規(guī)模的應(yīng)用程序，需要存儲的數(shù)據(jù)量也可能大得驚人，甚至超出了很多數(shù)據(jù)庫的處理能力。過去非常罕見的T級別數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已是司空見慣了。
由于需要存儲的數(shù)據(jù)量不斷增長，開發(fā)者面臨一個(gè)困難：應(yīng)該如何擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫？實(shí)質(zhì)上，這是縱向擴(kuò)展（scale up）和橫向擴(kuò)展（scale out）之間的選擇。縱向擴(kuò)展就是使用計(jì)算能力更強(qiáng)的機(jī)器，而橫向擴(kuò)展就是通過分區(qū)將數(shù)據(jù)分散到更多機(jī)器上。通常，縱向擴(kuò)展是最省力的做法，其缺點(diǎn)是大型機(jī)一般都非常昂貴。而且，當(dāng)數(shù)據(jù)量達(dá)到機(jī)器的物理極限時(shí)，無論花多少錢也買不到更強(qiáng)的機(jī)器了。另一個(gè)選擇是橫向擴(kuò)展：要增加存儲空間或提高性能，只需購買一臺普通的服務(wù)器并把它添加到集群中就可以了。橫向擴(kuò)展既便宜又易于擴(kuò)展；不過，管理1000臺機(jī)器比管理一臺機(jī)器顯然要困難得多。
MongoDB的設(shè)計(jì)采用橫向擴(kuò)展。面向文檔的數(shù)據(jù)模型使它能很容易地在多臺服務(wù)器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)分割。MongoDB能自動處理跨集群的數(shù)據(jù)和負(fù)載，自動重新分配文檔，以及將用戶請求路由到正確的機(jī)器上。這樣，開發(fā)者能夠集中精力編寫應(yīng)用程序，而不需要考慮如何擴(kuò)展的問題。如果一個(gè)集群需要更大的容量，只需要向集群添加新服務(wù)器，MongoDB就會自動將現(xiàn)有數(shù)據(jù)向新服務(wù)器傳送。
MongoDB作為一款通用型數(shù)據(jù)庫，除了能夠創(chuàng)建、讀取、更新和刪除數(shù)據(jù)之外，還提供一系列不斷擴(kuò)展的獨(dú)特功能。
索引（indexing）MongoDB支持通用二級索引，允許多種快速查詢，且提供唯一索引、復(fù)合索引、地理空間索引，以及全文索引。 ?
聚合（aggregation）MongoDB支持“聚合管道”（aggregation pipeline）。用戶能通過簡單的片段創(chuàng)建復(fù)雜的聚合，并通過數(shù)據(jù)庫自動優(yōu)化。
特殊的集合類型MongoDB支持存在時(shí)間有限的集合，適用于那些將在某個(gè)時(shí)刻過期的數(shù)據(jù)，如會話（session）。類似地，MongoDB也支持固定大小的集合，用于保存近期數(shù)據(jù)，如日志。
文件存儲（file storage）MongoDB支持一種非常易用的協(xié)議，用于存儲大文件和文件元數(shù)據(jù)。
MongoDB并不具備一些在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中很普遍的功能，如連接（join）和復(fù)雜的多行事務(wù)（multirow transaction）。省略這些功能是出于架構(gòu)上的考慮（為了得到更好的擴(kuò)展性），因?yàn)樵诜植际较到y(tǒng)中這兩個(gè)功能難以高效地實(shí)現(xiàn)。
MongoDB的一個(gè)主要目標(biāo)是提供卓越的性能，這很大程度上決定了MongoDB的設(shè)計(jì)。MongoDB能對文檔進(jìn)行動態(tài)填充（dynamic padding），也能預(yù)分配數(shù)據(jù)文件以利用額外的空間來換取穩(wěn)定的性能。MongoDB把盡可能多的內(nèi)存用作緩存（cache），試圖為每次查詢自動選擇正確的索引。總之，MongoDB在各方面的設(shè)計(jì)都旨在保持它的高性能。
雖然，MongoDB非常強(qiáng)大并試圖保留關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的很多特性，但它并不追求具備關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的所有功能。只要有可能，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器就會將處理和邏輯交給客戶端（通過驅(qū)動程序或用戶的應(yīng)用程序代碼來實(shí)現(xiàn)）。這種精簡方式的設(shè)計(jì)是MongoDB能夠?qū)崿F(xiàn)如此高性能的原因之一。
本書將詳細(xì)說明MongoDB開發(fā)過程中的一些特定設(shè)計(jì)背后的原因和動機(jī)，借此分享MongoDB背后的哲學(xué)。當(dāng)然，掌握MongoDB最好的方式是創(chuàng)建一個(gè)易擴(kuò)展、靈活、快速的功能完備的數(shù)據(jù)存儲，這也是MongoDB的意義所在。
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