MongoDB-上限集合

MongoDB是一种NoSQL数据库，它在处理千万级别的数据时非常有效。但是当数据量增长到数百万或数十亿时，甚至就算是MongoDB也会遇到一些问题。凑巧的是，MongoDB已经考虑到这个问题并得出了一个解决方案：上限集合（Capped Collections）。

什么是上限集合？

上限集合是MongoDB的集合类型之一，它有一些特殊的限制，以使其适用于高速写入和低速读取的数据流。上限集合是一种固定大小的集合，一旦到达预设的大小限制，它会自动地把之前写入的数据覆盖掉以容纳新的数据。这样就避免了数据无限制地增长而导致系统变慢的情况。

上限集合的写入速度很快，因为MongoDB把这种集合实现成一个环形缓存。数据写入集合时，MongoDB会优先写入最老的数据。当到达集合的上限时，MongoDB会从最老的数据开始覆盖掉，直到容纳下新的数据。因为数据的操作是原子性的，所以当数据被覆盖时，查询数据库的程序将不受影响，而且上限集合的读取速度也非常快速。

此外，上限集合支持如下的操作，它们都可以提高效率：

• 上限集合是固定大小的，因此它的分配和存储同样都是预先分配的。这意味着它的性能很高且稳定。
• 它们支持使用索引来查询数据。
• 它们还采用了一个FIFO（先进先出）模型，使得它们的查询具有时间上的相关性。

创建上限集合

要创建上限集合，需要使用以下命令：

db.createCollection(name, options)

其中name参数是集合的名称，options是一个JSON对象，可选参数如下：

• size：集合的大小（以字节为单位），如果超出这个限制就会自动清理旧的数据。如果不指定这个参数，上限集合默认大小为48MB。
• max：集合中的文档数量上限（以文档数为单位）。如果不指定此参数，则该值不限制。

这些参数是可选的，MongoDB默认使用48MB的大小限制和不限制最大数量。下面的命令将创建一个大小上限为10MB、最大文档数为1000的集合：

> db.createCollection("myCappedCollection", { size: 10000000, max: 1000 })

插入数据

要向上限集合插入数据，请使用insert()或save()命令，就像插入常规MongoDB集合那样。只要插入的数据没有超过集合的容量限制，插入就会成功。下面的命令向上面创建的上限集合中插入了一个文档：

> db.myCappedCollection.insert({"name": "John", "age": 28})

上限集合中的老的数据将自动被移除以腾出空间。如果在插入数据的同时，集合已满，最老的文档将被删除以便留出空间。这样就可以保持集合大小的恒定，从而保证查询速度快。

查询数据

查询上限集合中的数据时需要使用find()或findOne()命令，这些命令与常规的MongoDB集合查询没有区别。由于上限集合一般是FIFO结构，所以建议使用$natural排序，以便检索最早的文档。下面的命令将查询集合中所有文档：

> db.myCappedCollection.find()

如果要按照添加文档的时间排序，可以使用如下命令：

> db.myCappedCollection.find().sort({$natural:1})

总结

上限集合是MongoDB处理高速写入和低速读取数据流的一个很好的解决方案。由于其性能和可靠性，它是一个非常好的选择，尤其是在日志记录和事件轨迹的情况下。要创建上限集合，只需使用MongoDB提供的createCollection()方法，并指定大小和最大计数。一旦上限集合满了，新的数据就会覆盖老的数据，以容纳新的数据，这可以通过查询记录的时间戳来实现。