MongoDB NoSQL-Datenbank

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MongoDB ist eine hochperformante, schemafreie, dokumentenorientierte Open-Source-Datenbank und der wohl erfolgreichste Vertreter der NoSQL-Bewegung. Durch Lockerung der starren Regeln von SQL-Datenbanken, vereinfachte eine NoSQL-Datenbank Datenmodelle und Administration. Das MongoDB-Seminar gibt einen umgangreichen Einblick in die neuen Konzepte und Denkweisen der “humongous” (gigantischen) Datenbank. Neben administrativen Funktionen, wie Installation, Konfiguration, Monitoring und Backup, liegt der Fokus vor allem auf der Vermittlung von Datenstrukturen, Indexierung, schreibenden und lesenden Zugriffen, komplexen Abfragen sowie Anbindung an Programme. Am Ende der Weiterbildung ist jeder Teilnehmer in der Lage eine eigene Instanz von MongoDB einzurichten, zu betreiben, Datenmodelle zu erstellen und zu nutzen.

Inhalte des Seminars

Einstieg in MongoDB

• Einführung in die NoSQL-Bewegung
• Motivation für den Einsatz von NoSQL
• Abgrenzung zu relationalen und anderen NoSQL-Datenbanken
• Entstehungsgeschichte von MongoDB
• Lizenz, Support
• Anwendungsbeispiele
• Konsistenz, Transaktionen und ACID
• JSON als Datenformat
• CAP Theorem

MongoDB-Grundlagen

• Zugriff mit interaktiver Shell
• Dokumente und Dokumentensammlungen
• Datenformat und -typen in BSON
• Indexstrukturen: Hintergründe und Regeln
• Storage Engines
• Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Memory Mapped Files und WiredTiger

Datenmodell und Indexierung

• Vor- und Nachteile von schemafreien Modellen
• MongoDBs Query-Sprache
• Das _id Feld
• Index korrekt einsetzen und überprüfen
• Anlegen, lesen, aktualisieren und löschen von Dokumenten
• Punktnotation, aussparen von Feldern, atomare Operationen, upsert
• Fallbeispiele und Übungen

Fortgeschrittene Abfragen

• Filtern und Sortieren
• Aggregation mit Map-Reduce
• Zusammenhang von Index und Abfrage
• Erstellung und Optimierung von Indizes
• Meta-Abfrageoperatoren: comment, maxScan, etc.

Aggregation-Framework

• Aggregationen programmieren vs. deklarieren
• Pipeline-Konzept, aggregate-Kommando
• Pipeline-Operatoren: match, limit, unwind, group, project, sort
• Gruppen-Aggregations-Funktionen
• Computed Fields und generierte Dateien

Programmanbindung an MongoDB

• Übersicht der Programmtreiber
• Vorstellung der Java-Anbindung
• Unterschiede zu SQL-Anbindungen
• Datenbankmigrationen

Installation und Administration

• Satus von mongod oder mongos mit mongostat prüfen
• Speicherverbrauch von Verbindungen berechnen, überwachen, limitieren
• MongoDBs Datenbankdateien: Aufbau und Funktionsweise
• Journaling und Log-Dateien
• Administrationswerkzeuge
• Sicherheit und Authentifizierung
• Import / Export und Backup-Strategien

Performanz

• Abfrageanalyse via explain
• Optimierungsstrategien
• Abfragespezialisierung via hint
• Größenbeschränkte Dokumentensammlungen: Capped Collections und Tailable Cursor
• Time-To-Live (TTL) Collections
• Analyse mit MongoDBs Profiler

Skalierung

• Master-Slave-Replikation
• Replica-Sets
• Automatische horizontalen Fragmentierung (Sharding)
• Aggregation-Framework und Sharding

Weiterführende Themen

• Erfahrungen aus der Praxis
• Volltextsuche
• Zukünftige Entwicklungen
• Arbeiten mit Geoinformationen
• Verteiltes Dateisystem: GridFS
• Abgrenzung zu anderen Dokumenten-Datenbanken wie CouchDB, CouchBase, ElasticSearch