具体描述
内容简介
MongoDB是一种面向文档的分布式数据库,可扩展,表结构自由,并且支持丰富的查询语句和数据类型。时至今日,MongoDB以其灵活的数据存储方式逐渐成为IT行业非常流行的一种非关系型数据库(NoSql)。 《大数据存储MongoDB实战指南》从学习与实践者的视角出发,本着通俗精简、注重实践、突出精髓的原则,精准剖析了MongoDB的诸多概念和要点。全书共分4个部分,分别从基础知识、深入理解MongoDB、监控与管理MongoDB和应用实践几个维度详细地介绍了MongoDB的特点及应用实例。 《大数据存储MongoDB实战指南》适合有海量数据存储需求的人员、数据库管理开发人员、数据挖掘与分析人员以及各类基于数据库的应用开发人员。读者将从书中获得诸多实用的知识和开发技巧。
作者简介
郭远威,高级软件工程师,现任职于华为公司,擅长大数据存储相关工作。自幼好学、勤专研,熟悉大数据存储,精通MySql、Oracle、MongoDB等数据库;曾开发云计算存储平台、内存数据库等产品,管理、迁移过海外大型电信运营商的数据库系统;热爱开源技术,对新技术保持高度关注。
内页插图
目录
第一部分基础知识第1章大数据与云计算1.1什么是大数据1.2什么是云计算1.3大数据与云计算1.4什么是MongoDB1.5大数据与MongoDB1.6MongoDB特点1.7安装MongoDB1.8几个重要的进程介绍1.8.1mongod进程1.8.2mongo进程1.8.3其他进程1.9适合哪些业务1.10小结第2章查询语言系统2.1查询选择器2.2查询投射2.3数组操作2.4小结第3章索引与查询优化3.1索引3.1.1单字段索引3.1.2复合索引3.1.3数组的多键索引3.1.4索引管理3.2查询优化3.3小结第4章增改删操作4.1插入语句4.2修改语句4.3删除语句4.4小结
第二部分深入理解MongoDB第5章Journaling日志功能5.1两个重要的存储视图5.2Journaling工作原理5.3小结第6章聚集分析6.1管道模式进行聚集6.2MapReduce模式聚集6.3简单聚集函数6.4小结第7章复制集7.1复制集概述7.2复制集工作机制7.2.1数据同步7.2.2故障转移7.2.3写关注7.2.4读参考7.3小结第8章分片集群8.1分片部署架构8.2分片工作机制8.2.1使集合分片8.2.2集群平衡器8.2.3集群的写与读8.2.4片键选择策略8.3小结第9章分布式文件存储系统9.1小文件存储9.2GridFS文件存储9.3小结
第三部分监控与管理MongoDB第10章管理与监控10.1数据的导入导出10.2备份与恢复10.2.1单节点dump备份与恢复10.2.2集群dump备份恢复策略10.3监控10.3.1数据库角度监控命令10.3.2操作系统角度监控命令10.3.3Web控制台监控10.4小结第11章权限控制11.1权限控制API11.1.1针对所有数据库的角色11.1.2针对单个数据库的角色11.2复制集与集群的权限控制11.3小结
第四部分应用实践第12章PHP驱动接口12.1开发环境安装12.2驱动介绍12.3单实例上的增删改查12.4几个重要的类、方法与参数12.5复制集上的操作12.6分片集群上的操作12.7分布式小文件存取操作12.8分布式大文件存取操作12.9小结第13章案例:高度可定制化的电商平台13.1功能需求13.2数据库表设计13.3编写MongoDB_driver类13.4CodeIgniter框架13.4.1基本介绍13.4.2下载与安装13.4.3执行原理13.4.4代码示范13.5Bootstrap框架13.6前台界面原型图附录常见问题
前言/序言
《现代数据架构与分析:从理论到实践的深度探索》 在这信息爆炸的时代,数据已成为驱动社会进步和商业创新的核心动力。无论是精准营销、智能制造,还是科学研究、公共服务,高效的数据管理与深刻的洞察能力都至关重要。然而,面对海量、多源、异构的数据,传统的存储和处理方式已显得捉襟见肘。本书旨在为读者构建一个全面、深入的现代数据架构与分析知识体系,引领大家从理论基石出发,一步步走向实战应用,最终掌握驾驭数据的强大能力。 第一部分:数据架构的演进与核心原则 我们将首先回顾数据架构的发展历程,从最早的集中式数据库,到分布式文件系统,再到如今百花齐放的各类数据存储和处理技术。理解这一演进脉络,有助于我们把握不同技术出现的时代背景和解决的核心问题。 第一章:数据驱动时代的崛起与挑战 数据的爆炸式增长:社交媒体、物联网、传感器等数据源的爆发。 数据的多样性与复杂性:结构化、半结构化、非结构化数据的挑战。 数据价值的挖掘:如何从海量数据中提取有价值的信息。 传统数据架构的局限性:单体应用、关系型数据库在应对大数据时的瓶颈。 现代数据架构的使命:弹性、可扩展、低延迟、高吞吐量。 第二章:数据架构的核心设计原则 可扩展性 (Scalability):如何设计能够应对数据量和用户请求线性增长的系统。我们将探讨水平扩展与垂直扩展的优劣,以及如何通过分布式设计实现无限扩展。 可用性 (Availability):确保数据和服务在任何时候都能被访问。我们将深入了解冗余、故障转移、备份与恢复等机制,以及CAP理论在分布式系统设计中的意义。 一致性 (Consistency):在分布式系统中,如何保证不同节点上的数据保持同步。我们将讨论强一致性、最终一致性以及它们在不同应用场景下的适用性。 容错性 (Fault Tolerance):系统在部分组件失效时仍能继续运行的能力。我们将分析各种容错策略,如数据副本、分区容错、分布式事务等。 安全性 (Security):保护数据免受未经授权的访问、泄露和破坏。从数据加密、访问控制到安全审计,我们将全面覆盖数据安全的重要性。 性能 (Performance):衡量系统处理请求的速度和效率。包括低延迟读写、高吞吐量以及优化的查询能力。 成本效益 (Cost-Effectiveness):在满足功能和性能需求的同时,最大化资源利用率,降低运营成本。 第三章:数据存储技术的分类与选型 关系型数据库 (RDBMS):SQL的经典应用,如MySQL, PostgreSQL。它们的优势、劣势以及适合的场景。 NoSQL数据库: 键值存储 (Key-Value Stores):如Redis, Memcached。简单高效,适合缓存、会话管理。 文档数据库 (Document Databases):如Couchbase, RavenDB。灵活的Schema,适合内容管理、目录服务。 列族数据库 (Column-Family Stores):如Cassandra, HBase。海量数据存储与高吞吐量,适合日志、时间序列数据。 图数据库 (Graph Databases):如Neo4j, ArangoDB。处理复杂关系网络,适合社交网络、推荐系统。 数据仓库 (Data Warehouses):用于支持决策分析的集中式存储库,如Snowflake, Redshift。 数据湖 (Data Lakes):存储原始、未经处理的海量数据的存储库,如Amazon S3, Azure Data Lake Storage。 流处理平台 (Stream Processing Platforms):实时处理连续数据流,如Apache Kafka, Apache Flink。 选型考量因素:数据模型、读写模式、一致性要求、可扩展性需求、成本、社区支持、技术栈匹配度。 第二部分:大数据存储与处理的核心技术 本部分将深入剖析当前大数据领域最流行、最核心的技术栈,并从原理、架构、实操等方面进行详细阐述。 第四章:分布式文件系统与对象存储 Hadoop Distributed File System (HDFS):架构、 Namenode/Datanode协作、块存储机制、容错机制、优缺点。 Amazon S3 / Azure Data Lake Storage / Google Cloud Storage:对象存储的优势、API接口、存储类别、耐久性与可用性。 对象存储与HDFS的对比:适用场景、成本模型、性能特点。 第五章:分布式计算框架 Apache Hadoop MapReduce:核心思想、JobTracker/TaskTracker、Shuffle & Sort阶段、MapReduce编程模型。 Apache Spark:内存计算、RDD (Resilient Distributed Datasets)、DAG (Directed Acyclic Graph)、Spark SQL、Spark Streaming、MLlib、GraphX。Spark与MapReduce的性能对比,以及Spark在不同场景下的应用。 其他分布式计算框架:Apache Flink (流批一体)、Presto/Trino (交互式查询)。 第六章:分布式消息队列 Apache Kafka:架构、Topic/Partition/Broker、Producer/Consumer模型、Offset管理、高吞吐量与低延迟的实现原理、消息持久化与副本机制。 RabbitMQ / ActiveMQ:消息队列在解耦、异步通信中的作用,以及与Kafka的差异。 消息队列在数据流处理中的应用:数据管道构建、事件驱动架构。 第七章:分布式数据库原理与实践 分布式事务:两阶段提交 (2PC)、三阶段提交 (3PC)、Paxos/Raft协议。 数据分区 (Partitioning):哈希分区、范围分区、列表分区。 数据复制 (Replication):主从复制、多主复制、共识算法。 分布式SQL数据库:如TiDB, CockroachDB。它们的架构设计、一致性模型和事务处理能力。 分布式NoSQL数据库:如Apache Cassandra (列族)、Redis Cluster (键值)。 第三部分:大数据分析与应用 本部分将聚焦于如何利用前面构建的数据基础设施,进行有效的数据分析,并将其应用于实际业务场景。 第八章:数据仓库与商业智能 (BI) 数据仓库建模:星型模型、雪花模型、数据仓库生命周期。 ETL/ELT流程:Extract, Transform, Load / Extract, Load, Transform。 SQL在数据仓库中的应用:复杂查询、聚合分析。 BI工具介绍:Tableau, Power BI, Looker等。 数据可视化:图表选择、仪表盘设计、数据洞察呈现。 第九章:数据挖掘与机器学习基础 数据预处理:数据清洗、特征工程、降维。 常用机器学习算法:回归、分类、聚类。 模型评估与优化:交叉验证、超参数调优。 大数据机器学习平台:Spark MLlib、TensorFlow on Spark、H2O.ai。 第十章:实时数据分析与流处理 流处理架构:Lambda架构、Kappa架构。 Apache Flink 核心概念:DataStream API、DataSet API、窗口操作、状态管理、容错机制。 实时分析应用场景:实时监控、欺诈检测、个性化推荐。 第十一章:数据治理与数据质量管理 数据生命周期管理:数据采集、存储、使用、归档、销毁。 数据质量问题:不完整、不准确、不一致、重复。 数据质量评估与监控:元数据管理、数据剖析、数据校验规则。 数据安全与隐私保护:合规性要求、数据脱敏、访问控制。 第十二章:现代数据架构的实践案例 电商推荐系统:用户行为分析、实时推荐。 金融风控系统:实时欺诈检测、风险评估。 物联网数据处理:传感器数据采集、分析与预警。 社交媒体分析:舆情监控、用户画像。 日志分析与监控:系统故障排查、性能优化。 本书力求以清晰的逻辑、详实的案例,帮助读者理解现代数据架构的设计理念,掌握大数据存储与处理的核心技术,并能够将其应用于实际的数据分析和业务场景。无论您是数据工程师、数据分析师、还是对大数据技术充满好奇的技术爱好者,本书都将是您探索数据世界、提升实战能力的宝贵参考。