NOSQL: Primeros Pasos con MongoDB

• Sobre el Ponente• ¿Qué es eso del NOSQL?• Hablemos de MongoDB• Pero haz ya una SELECT• ¿Tercera forma normal?• Rendimiento… Indexame• Agregar datos en MongoDB• Java, Python, Javascript,…• Más, más, más…• Herramientas• Quiero aprender más

Índice de Contenidos

Responsable del Área QAArquitecto TécnicoISBAN. Grupo Santander

Programador, Arquitecto IT, álter ego de Línea de Código, amante de las tecnologías, generador de conocimiento y facilitador del aprendizaje.

http://lineadecodigo.comhttp://www.victorcuervo.com

Sobre el ponente: Víctor Cuervo

¿Qué es eso del NOSQL?

NOSQL es una evolución del sistema clásico de bases de datos relacionales cuya principal característica es que no se requiere una definición inicial de las estructuras sobre las que se almacenarán los datos.

¿Qué es NOSQL?

¿Por qué se llega a NOSQL?

• Evolución del modelo entidad-relación para el soporte de estructuras variables en el tiempo.

• Alternativas• Meta-modelos en ER• Bases de datos de objetos• Bases de datos XML / XQuery

Tipos de Bases de Datos NOSQL

• Columna• Hadoop/HBase, Cassandra

• Documento• MongoDB, CouchDB

• Clave/Valor• DynamoDB, Redis

• Grafos• Neo4j, Infinite Graph

http://nosql-database.org

Quiero usar NOSQL… dame ejemplos

• Ejemplo Básico…• Información de redes sociales• Logs

• … y en la industria• Polimorfismo de datos

¿Polimorfismo y NOSQL?

Persona

NombreApellido1Apellido2

Persona

NombreMiddle NameApellido

Domicilio

CalleComunidadPaís Domicilio

CalleCondadoPaís

Producto 1

Valor InicialValor Final

Producto 2

ValorEstadoDemandante

Producto3

Regla

Domicilio

CalleRegiónPaís

Hablemos de MongoDB

¿Qué es MongoDB?

• MongoDB es una base de datos NOSQL orientada a documentos.

• Desarrollada por 10gen (ahora llamados MongoDB).

• Características• Flexibilidad de los Modelos• Alto Rendimiento, Alta Disponibilidad• Escalabilidad

BSON su modelo de documentos

• El modelo de documentos se basa en el estándar JSON/BSON.

• BSON es una serialización binaria del JSON• Características de BSON

• Permite tener documentos dentro de documentos

• Podemos definir arrays dentro de documentos

• http://bsonspec.org/

Documento BSON

{ _id: "joe",name: "Joe Bookreader",addresses: [

{street: "123 Fake Street",city: "Faketon",state: "MA",zip: 12345

}, {

street: "1 Some Other Street",city: "Boston",state: "MA",zip: 12345

}]}

Instalar MongoDB

• Distribuciones para MacOS, Linux (Ubuntu, Debian,…) y Windows. Ejecuta en plataformas 32-bits y 64-bits

• Se puede descargar desde http://www.mongodb.org/downloads

• Documentación de instalación en http://docs.mongodb.org/manual/installation/

Ejecutar MongoDB

mongodNos permite arrancar el servidor de MongoDBEscucha en el puerto 27017

mongoEjecuta la consola de MongoDB

En http://www.mongodb.org/downloads se puede encontrar una consola de pruebas.

SQL Terms/Concepts MongoDB Terms/Concepts

database database

table collection

row document or BSON document

column field

index index

table joins embedded documents and linking

primary keySpecify any unique column or column combination as primary key.

primary keyIn MongoDB, the primary key is automatically set to the _id field.

aggregation (e.g. group by)aggregation pipelineSee the SQL to Aggregation Mapping Chart.

Conceptos Básicos

Pero haz ya una SELECT

Modelo de pruebas

{"_id" : ObjectId("525ab02733b01a66a9dcbc60"),"ciudad" : "Malaga","habitantes" : 567433

}{

"_id" : ObjectId("525ab02733b01a66a9dcbc61"),"ciudad" : "Murcia","habitantes" : 441354

}{

"_id" : ObjectId("525ab02733b01a66a9dcbc62"),"ciudad" : "Palma de Mallorca","habitantes" : 407648

}

Consultas, función find

Las consultas se ejecutan mediante la función find:

db.ciudades.find({ciudad:'Madrid'});

Consultas con operadores

Podemos utilizar operadores dentro de las consultas:

db.ciudades.find({habitantes:{$lt:400000}

});

db.ciudades.find({habitantes:{$gt:1000000}

});

Combinar operadores

El documento de consulta puede combinar varios operadores:

db.ciudades.find({ciudad:/^M/,habitantes:{$lt:1000000}

});

db.ciudades.find({$or:[{ciudad:/^M/},{ciudad:/^Z/}]

});

Sort para ordenar resultados

Ascendente (1) o descendente (-1)

db.ciudades.find().sort({ciudad:1

});db.ciudades.find().sort({

ciudad:-1});

Limit para limitar las consultas

Recibe el número de elementos a limitar en la consulta como parámetro.

db.ciudades.find().limit(4);

IN para consulta de elementos

Los elementos de los valores están en un array:

db.ciudades.find({ciudad:{$in:

['Avila','Zamora','Madrid']}});

Busquedas por Like

Uso de expresiones regulares para buscar por like:

db.ciudades.find({ciudad:/^M/});db.ciudades.find({ciudad:/r/});db.ciudades.find({ciudad:/d$/});

Projection o selección de datos

Projection nos permite escoger que campos devolver del documento

db.ciudades.find({habitantes:{$gt:1000000}},{ciudad:1});

db.ciudades.find({habitantes:{$gt:1000000}},{ciudad:1,_id:0});

Saltarnos datos con SKIP

Recibe como parámetro los elementos a saltar:

db.ciudades.find().skip(2);

Insertar datos

Utilizamos la función Insert

db.ciudades.insert({'ciudad':'Avila','habitantes':58915

});

Actualizar datos

Utilizamos la función Update:

db.ciudades.update({ciudad:'Avila'},{$set:{habitantes:58915}

});

Actualizaciones Múltiples

Por defecto MongoDB solo actualiza un documento:

db.ciudades.update({habitantes:{$gt:600000}},{$set:{'grande':true}},{multi:true}

);

Upsert: Actualiza si no Inserta

La función upsert actualiza un documento, si no está lo inserta.

db.ciudades.update({ciudad:'Zamora'},{$set:{habitantes:65362}},{upsert:true}

);

Borrado de datos

Utiliza la función delete. Por defecto borra todos los documentos, al menos que especifiquemos otra cosa.

db.ciudades.delete({ciudad:'Zamora'},);

db.ciudades.delete({habitantes:{$lt:400000}

},1);

Dot Notation

MongoDB utiliza la anotación del punto para acceder a campos de subdocumentos y a elementos de arrays:

array.indice

subdocumento.campo

$push, $pull, $addtoset,…

Operadores que nos sirven para el manejo de arrays:

db.ciudades.update({ ciudad: “Avila" },{ $push: { monumentos:

{ $each:[ ‘Murallas’,’La Santa’,’San Vicente’] }

} } )

Más funciones

Hay muchas más funciones básicas:

• Agrupación• Distintc• Contadores• FindAndModify• …

¿Tercera forma normal?

Modelos de Datos

• Embebidos• Aprovecha las capacidades de los

subdocumentos para contener la relación dentro del propio documento.

• Normalizados• Referencia los documentos mediante IDs.

Modelo Embebido

Modelo Normalizado

Cardinalidad en MongoDB

• Cardinalidades en MongoDB:• Modelo 1:1• Modelo 1:N• Modelo 1:N Referenciado• Modelos en Árbol

• Más información de modelos en http://docs.mongodb.org/manual/data-modeling/

{ _id: "joe",name: "Joe Bookreader",address: {

street: "123 Fake Street",city: "Faketon",state: "MA",zip: 12345

} }

Cardinalidad 1:1

{ _id: "joe",name: "Joe Bookreader",addresses: [

{street: "123 Fake Street",city: "Faketon",state: "MA",zip: 12345

}, {

street: "1 Some Other Street",city: "Boston",state: "MA",zip: 12345

}]

}

Cardinalidad 1:N

{_id: "oreilly",name: "O'Reilly Media",founded: 1980,location: "CA“

}{

_id: 123456789,title: "MongoDB: The Definitive Guide“,author: [ "Kristina Chodorow", "Mike Dirolf" ],published_date: ISODate("2010-09-24"),pages: 216, language: "English",publisher_id: "oreilly“

}

Cardinalidad 1:N Referenciada

Quiero hacer un join

• MongoDB no soporta JOINS

• La manipulación de información referenciada hay que hacerla manual.

• Algunos drivers han implementado un objeto DBRefs para poder ayudar en la consulta de información referenciada.

A tener en cuenta cuando modelas

• El crecimiento de los documentos• Si añadimos nuevos elementos/campos al

documento y nos pasamos del tamaño máximo MongoDB tendrá que alojar el documento en disco.

• Atomicidad de las operaciones• En MongoDB la atomicidad es a nivel de

documento.• Manejo de Índices

• Para mejorar el rendimiento. Por defecto hay un índice sobre el _id.

• Distribución de los documentos• El escalado en MongoDB es horizontal utilizando

una «sharded key»

Rendimiento… Indexame.

¿Cómo establecer un índice?

• MongoDB nos proporciona la función ensureIndex para establecer un índice.

db.ciudades.ensureIndex( { “ciudad" : 1 } )

• Podemos crear índices en subdocumentos

db.people.ensureIndex({“direccion.codigopostal": 1

} )

Realizando un Explain

• Se puede ver el plan de ejecución de una consulta con explain

db.collection.find().explain()

Resultado de un Explain

{"cursor" : "BasicCursor","isMultiKey" : false,"n" : 14,"nscannedObjects" : 14,"nscanned" : 14,"nscannedObjectsAllPlans" : 14,"nscannedAllPlans" : 14,"scanAndOrder" : false,"indexOnly" : false,"nYields" : 0,"nChunkSkips" : 0,"millis" : 0,"indexBounds" : {}}

Agregar datos en MongoDB.

¿Qué es el Aggregation Framework?

• Son un conjunto de operaciones que nos permiten procesar conjuntos completos de resultados.

• Evita que tengamos que desarrollar código de aplicación para realizar ciertas tareas.

Pipeline del Aggregation Framework

• El Aggregation Framework se apoya en un pipeline de operaciones que se van ejecutando de manera consecutiva

• Las operaciones que podemos ejecutar en un pipeline son:• Filtros• Transformaciones• Agrupaciones• Ordenaciones

Secuencia del Pipeline

SQL Terms, Functions, and Concepts MongoDB Aggregation Operators

WHERE $match

GROUP BY $group

HAVING $match

SELECT $project

ORDER BY $sort

LIMIT $limit

SUM() $sum

COUNT() $sum

join

No direct corresponding operator; however, the $unwind operator allows for somewhat similar functionality, but with fields embedded within the document.

SQL versus Aggregation Framework

Java, Python, Javascript,..

Lenguajes de Programación con MongoDB

• MongoDB ofrece drivers para la integración con múltiples lenguajes:• Java• Python• PHP• C/C++• Ruby• Scala• ….

Shell MongoDB

• El manejo básico que podemos hacer es mediante el Shell MongoDB

• El Shell MongoDB es un shell Javascript que nos permite ejecutar las operaciones básicas

• Para ejecutarlo

mongo nombreprograma.js

Programa con Shell

conn= new Mongo();db = conn.getDB("demografia");

printjson(db.ciudades.findOne());

cursor = db.ciudades.find({$or:[{ciudad:/^M/},{ciudad:/^Z/}]

});

while (cursor.hasNext()){printjson(cursor.next());}

import com.mongodb.*;

MongoClient mongoClient =new MongoClient( "localhost" );

DBCollection coll = db.getCollection("testCollection");

BasicDBObject doc = new BasicDBObject("name", "MongoDB“)

. append("type", "database")

. append("count", 1)

. append("info", new BasicDBObject("x", 203).append("y", 102));

coll.insert(doc);

MongoDB y Java

import com.mongodb.*;

MongoClient mongoClient =new MongoClient( "localhost" );

DBCollection coll =db.getCollection("testCollection");

BasicDBObject query = new BasicDBObject("i", 71);

cursor = coll.find(query);

try {while(cursor.hasNext()) {

System.out.println(cursor.next()); }} finally { cursor.close(); }

Cursores en Java

import pymongo

client = MongoClient()db = client.demografiacollection = db.ciudades

ciudad = {‘ciudad’:’Avila’,habitantes:58570

}

ciudades.insert(ciudad)

MongoDB, Python y Pymongo

Más, más, más,...

MongoDB y GridFS

• GridFS• Manejo de documentos que excedan el

límite de 16GB establecido por BSON.• GridFS permite partir el documento en

diferentes partes.

MongoDB y Map Reduce

Proporciona la alta disponibilidad y redundancia de datos.

MongoDB y Replicación

• Escalado Horizontal: Capacidad de distribuir datos en diferentes máquinas

• Utiliza la sharding key para distribuir los datos.

MongoDB y Sharding

Herramientas

Herramientas en MongoDB

• MongoBird• Administrador y Consola en tiempo real• http://mongobird.citsoft.net/

• MongoVision• Herramienta de Administración

http://code.google.com/p/mongo-vision/• MongoHub

• Herramienta nativa para MacOS• https://github.com/fotonauts/MongoHub-Mac

• ¿Cómo administras MongoDB?http://codemotion.es/talk/18-october/122

• Plugin para Elipse que permite administrar MongoDB

• https://marketplace.eclipse.org/content/monjadb

MonjaDB

Quiero aprender más

• https://education.mongodb.com

MongoDB University

Enlaces MongoDB

• Documentación de MongoDB• http://docs.mongodb.org/manual/

• API MongoDB• http://api.mongodb.org

• MongoDB en Facebook• https://www.facebook.com/mongodb

• MongoDB en Twitter• http://twitter.com/#!/MongoDB

• Grupos en Google• https://groups.google.com/group/mongodb-user

Enlaces MongoDB en Español

• MongoDB Meetup• http://www.meetup.com/Madrid-MongoDB-User-G

roup/• MongoDB en Español Facebook

• https://www.facebook.com/groups/mongodb.es/• Mis artículos sobre MongoDB

• http://lineadecodigo.com/categoria/mongodb

No os preocupéis por los enlaces…@victor_cuervo