Das Dokument bietet eine praktische Einführung in MongoDB, einer leistungsfähigen, dokumentenorientierten NoSQL-Datenbank mit Funktionen wie Replikation und Sharding. Es beschreibt die Struktur von Dokumenten, die Verwendung des BSON-Formats, CRUD-Operationen, Geospatial Queries sowie das Map/Reduce-Framework und das Aggregations-Framework. Außerdem werden MongoDB-Treiber und die Integration in Spring Data MongoDB erläutert, zusammen mit Hinweisen auf MongoDB-User-Gruppen.

1. OOP 2013:
Praktische Einführung in MongoDB
tobias.trelle@codecentric.de
@tobiastrelle
codecentric AG 1

2. Tobias Trelle
- Senior IT Consultant codecentric AG
- MongoDB User-Gruppe Düsseldorf
- MongoDB-Buch
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3. „It‘s not my fault the chapters are
short, MongoDB is just easy to learn“
aus „The Little MongoDB book“
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4. MongoDB?
„humongous“ = gigantisch,
wahnsinnig groß
http://www.mongodb.org
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5. MongoDB?
NoSQL-Datenbank
Dokumenten-orientiert
Hochperformant, horizontal skalierbar (scale-out)
Replication & Sharding out-of-the-box
Map/Reduce
Geospatial Indexes / Queries
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6. Grundkonzept MongoDB-Server
Server
Relationales
Database
Pendant Aber …
Flexibles
Tabelle Collection
Schema
Zeile Document
- Arrays
Spalte Field
- Rekursiv
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7. Document
{
title: „Praxisbuch Mongo“,
version: 0.1,
copies_sold: 0,
authors: [
{ name: „Uwe Seiler“,
email: „uwe.seiler@codecentric.de“ },
{ name: „Tobias Trelle“,
email: „tobias.trelle@codecentric.de“}
]
}
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8. Document
Document = Geordnete Menge von Key/Value-Paaren
Key = UTF-8-String
Value = Einfacher Datentyp | Array[Value] | Document
Einfacher Datentyp = String
| Integer32
| Integer64
| Double
| Timestamp
…
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9. BSON-Format
Dokumente werden im BSON-Format verwaltet und gespeichert
http://bsonspec.org/#/specification
BSON = Binary JSON (!= JSON)
Teilweise größer als JSON, aber besser traversierbar
Keys stehen in jedem Dokument --> kurz fassen!
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10. BSON Beispiel
{ hello: "MongoDB" }
x18x00x00x00
x02
hellox00
x08x00x00x00MongoDBx00
x00
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11. Live Session
CRUD Operations Replication
Queries Sharding
Geospatial Queries MongoDB Java Driver &
Spring Data MongoDB
Map/Reduce
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12. CRUD = IFUR
insert(…)
find(…), findOne(…)
update(…)
remove()
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13. Geospatial Queries
Index auf 2-dimensionalen
Koordinaten
_id: "A", position: [0.001, -0.002]
_id: "B", position: [0.75, 0.75]
_id: "C", position: [0.5, 0.5]
_id: "D", position: [-0.5, -0.5]
Queries basieren auf Abständen
und Shapes
Details:
http://blog.codecentric.de/en/2012/02/spring-data-mongodb-geospatial-queries/
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14. Map/Reduce
Algorithmus/Framework für Berechnungen auf
Datenmengen basierend auf zwei Phasen:
Map & Reduce
Die Map-Phase kann nebenläufig und verteilt (im Cluster)
auf großen Datenmengen (Petabytes) ausgeführt werden
 Apache Hadoop
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15. Map/Reduce mit MongoDB
Wird auf einer Untermenge / allen Dokumenten einer
Collection ausgeführt
Map / Reduce-Funktionen sind in JavaScript implementiert
Ergebnisse sind Dokumente in einer Ziel-Collection
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16. Map/Reduce Beispiel
Map output:
Aufgabe: Vorkommen von Tags zählen: key = „cc“, value = 1
key = „mongodb“, value = 1
{name: „Doc 1“, tags: [ „cc“, „mongodb“, „nosql“ ] } key = „nosql“, value = 1
{name: „Doc 2“, tags: [ „cc“, „agile“ ] }
{name: „Doc 3“, tags: [ „cc“, „nosql“ ] } key = „cc“, value = 1
key = „agile“, value = 1
map = function() { this.tags.forEach( function(tag) { key = „cc“, value = 1
emit( tag, 1 ); key = „nosql“, value = 1
})
}
reduce = function(key, values) {
return values.length; Reduce input:
} key = „cc“, values = [ 1, 1, 1 ]
key = „mongodb“, values = [ 1 ]
key = „nosql“, values = [ 1,1 ]
key = „agile“, values = [ 1 ]
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17. Aggregation Framework
Seit Version 2.2
Alternative zu Map/Reduce
db.docs.aggregate(
{$project:{_id:0,tags:1}},
{$unwind: "$tags"},
{$group:{_id:"$tags", n:{$sum:1}}}
)
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18. MongoDB Replikation: Replica Sets
Grundprinzip: Master/Slave + Election
Writes nur auf den Master, Reads ggfs. auch von Slaves
Slaves wählen automatisch neuen Master bei Ausfall
Replica Set, n = 3
Secondary 1
Client Primary
Secondary 2
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19. MongoDB Sharding
Fragmentierung der Daten auf n Sharding-Knoten,
jedes Dokument wird einmal persistiert
Config Server = Buchhalter für Meta-Daten
Switch: Gateway
Sharding Setup
für die Clients
Config Shard 1
Server
Client Switch Shard 2
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20. MongoDB Produktion: Sharding + Replica Sets
Node 1 Node 2 Node 3
<<Config>> <<Config>> <<Config>>
mongod mongod mongod
<<Primary>> <<Secondary>> << Secondary >>
Shard 1 mongod mongod mongod
<< Secondary >> <<Primary>> << Secondary >>
Shard 2 mongod mongod mongod
<<Switch>> <<Switch>> <<Switch>>
mongos mongos mongos
App Server App Server App Server
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21. MongoDB Sharding Beispiel: Initialer Zustand
mongos> sh.status()
--- Sharding Status ---
sharding version: { "_id" : 1, "version" : 3 }
shards: 2 Shards
{ "_id" : "shard0000", "host" : "tmp-pc:9000" }
{ "_id" : "shard0001", "host" : "tmp-pc:9001" }
databases:
{ "_id" : "admin", "partitioned" : false, "primary" : "config" }
{ "_id" : "data", "partitioned" : true, "primary" : "shard0000" }
data.foo chunks:
shard0000 1
{ "age" : { $minKey : 1 } } -->> { "age" : { $maxKey : 1 } } on : shard0000 { "t" : 1000,
"i" : 0 }
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22. MongoDB Sharding Beispiel: Chunks verteilen sich
mongos> sh.status()
--- Sharding Status ---
sharding version: { "_id" : 1, "version" : 3 }
shards: 2 Shards
{ "_id" : "shard0000", "host" : "tmp-pc:9000" }
{ "_id" : "shard0001", "host" : "tmp-pc:9001" }
databases:
{ "_id" : "admin", "partitioned" : false, "primary" : "config" }
{ "_id" : "data", "partitioned" : true, "primary" : "shard0000" }
data.foo chunks:
shard0001 4
shard0000 5
Chunks
{ "age" : { $minKey : 1 } } -->> { "age" : 50 } on : shard0001 { "t" : 2000, "i" : 0 }
are equally
distributed { "age" : 50 } -->> { "age" : 53 } on : shard0001 { "t" : 3000, "i" : 0 }
{ "age" : 53 } -->> { "age" : 54 } on : shard0001 { "t" : 4000, "i" : 0 }
{ "age" : 54 } -->> { "age" : 58 } on : shard0001 { "t" : 5000, "i" : 0 }
{ "age" : 58 } -->> { "age" : 60 } on : shard0000 { "t" : 5000, "i" : 1 }
{ "age" : 60 } -->> { "age" : 63 } on : shard0000 { "t" : 1000, "i" : 14 }
{ "age" : 63 } -->> { "age" : 65 } on : shard0000 { "t" : 1000, "i" : 11 }
{ "age" : 65 } -->> { "age" : 69 } on : shard0000 { "t" : 1000, "i" : 12 }
{ "age" : 69 } -->> { "age" : { $maxKey : 1 } } on : shard0000 { "t" : 1000, "i" : 4 }
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23. MongoDB Treiber
Ein Wire-Protokoll für alle Client-Sprachen
Pro Sprache ein Treiber
Übersicht:
http://www.mongodb.org/display/DOCS/Drivers
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24. MongoDB Treiber
Beispiele
Sprache Struktur
JavaScript, Python {“hello": “MongoDB" }
Ruby, Perl {“hello" => “MongoDB" }
C++ BSONObj p = BSON(“hello" << “MongoDB");
Java DBObject obj = new BasicDBObject();
obj.put(“hello", “MongoDB");
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25. MongoDB Treibers
Wesentliche Aufgaben eines Treibers
Konvertierung der sprachabh. Datenstrukturen 
 BSON-Format
Generierung der _id-Werte
Treiber macht möglichst viel, um Server zu
entlasten
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26. MongoDB Java-Treiber
Einzelnes JAR ohne weitere Abhängigkeiten
<dependency>
<groupId>org.mongodb</groupId>
<artifactId>mongo-java-driver</artifactId>
<version>2.10.0</version>
</dependency>
github: https://github.com/mongodb/mongo-java-driver
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27. Spring Data MongoDB
Spring Data
CrudRepository PagingAndSortingRepository
Spring Data Spring Data Spring Data Spring Data
JPA MongoDB Neo4j …
JpaRepository MongoRepository GraphRepository
MongoTemplate Neo4jTemplate
Embedded REST
JPA Mongo Java Driver
JDBC
RDBMS MongoDB Neo4j …
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28. Spring Data MongoDB
Template
Abstraktion vom MongoDB Java Driver
Konfiguration von mongod / mongos-Instanzen und Collections
Verwaltung von Collections
Map/Reduce-Aufrufe
Object Mapping
Annotationen @Document, @Field, @Index etc.
Klassen werden auf Collections abgebildet, Java-Objekte auf Dokumente
Repository Support
Schlüsselwörter werden auf Query-Operatoren abgebildet
Geospatial Queries
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29. MongoDB User-Gruppen (MUGs)
MongoDB User-Gruppe Düsseldorf MongoDB User-Gruppe Berlin
https://www.xing.com/net/mongodb-dus http://www.meetup.com/MUGBerlin/
@MongoDUS @MUGBerlin
MongoDB User-Gruppe Frankfurt/Main Hamburg MongoDB User Group
https://www.xing.com/net/mongodb-ffm https://www.xing.com/net/mugh
@MongoFFM
MongoDB User-Gruppe München
http://www.meetup.com/Muenchen-MongoDB-User-Group/
@mongomuc
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30. QUESTION?
Tobias Trelle
codecentric AG
Merscheider Str. 1
42699 Solingen
tel +49 (0) 212.233628.47
fax +49 (0) 212.233628.79
mail Tobias.Trelle@codecentric.de
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blog.codecentric.de/en/author/tobias-trelle
www.xing.com/net/mongodb-dus
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