NoSql y MongoDB

Bases de datos NoSQL y
MongoDB
David Gómez

miércoles 25 de enero de 12

David Gómez
loper & Trainer
Deve a-s istemas.
com
dgomez @extrem
zg
@dgome

2


Un vistazo a las soluciones
NoSQL

3


¿Qué es NoSQL?

4
(cc) Photo by mwin - http://www.flickr.com/photos/wingler/3429634150


¿Qué es NoSQL?

NoSQL !== no SQL
Not only SQL

4
(cc) Photo by mwin - http://www.flickr.com/photos/wingler/3429634150


¿Qué es NoSQL?

Non Relational
Distributed
Horizontally scalable

5


Motivaciones

6


Motivaciones

Aplicaciones web ultra-escalables
Gran cantidad de datos
Velocidad de guardado
Alto número de peticiones
Máxima disponibilidad

6


Características

Replicado (particionado horizontal)
Sin esquemas (versatibilidad, adaptabilidad)
BASE (not ACID)

7


Características: BASE vs ACID
Atomicity, Consistency, Isolation, Durability
Basically Available, Soft state, Eventual consistency

8
(cc) Photo by zhouxuan12345678 - http://www.flickr.com/photos/53921113@N02/5645102295/


Tipos

orientadas a Columna orientadas a Documento

Key-value orientadas a Grafos
9


Orientadas a columna

10
(cc) Photo by profzuckerk - http://www.flickr.com/photos/profzucker/4630958694


Conﬁguración individual de columnas por ﬁla

10
(cc) Photo by profzuckerk - http://www.flickr.com/photos/profzucker/4630958694


También conocidas como BigTable (google paper)

11
(cc) Photo by Ash Brian - http://www.flickr.com/photos/ashbrian/2977673855


También conocidas como BigTable (google paper)

Tamaño
Alta carga de escrituras
Disponibilidad
MapReduce

11
(cc) Photo by Ash Brian - http://www.flickr.com/photos/ashbrian/2977673855


Orientadas a Documento
El documento es lo que importa
Almacenados en Colecciones
(bajo una clave)
Los documentos pueden ser heterogéneos

Formatos textuales: XML,YAML, JSON & BSON
Formatos binarios: P ej: PDFs

12
(cc) Photo by Ampersand Duck - http://www.flickr.com/photos/ampersandduck/4941185476


Key-Value
Basadas en:
Dynamo (paper de Amazon)
y Tablas Hash distribuidas

Colleción de pares clave-valor
Almacenados de forma distribuida

Útiles con:
muchas escrituras y lecturas
pequeñas. 13


Orientadas a Grafos
Almacenan:
Nodos y relaciones

Ambos pueden contener pares
clave-valor

Muy rápidos para consultas con
operaciones sobre el gráfo
(p. Ej: personas con un grado de aﬁnidad 3)
14


¿Cuándo utilizar NoSQL?
Teorema CAP (Eric Brewer)

15
Source: Nathan Hurst’s Blog



Consistency

C

15



Consistency Availability

C A

15




C A

P
Partition Tolerance

15




C A
Sólo
2

P
Partition Tolerance

15




A
Oracle, MySQL,
C
Sólo
2

P
Partition Tolerance

15




A
Oracle, MySQL,
C
Sólo
M H yp i s,
on e M

2
go rTa em
Re

DB ble ca
d

, D , H che
at Ba DB
aS s
to e
re

P
,

Partition Tolerance

15




A
Oracle, MySQL,
C
Sólo
M H yp i s,

hD , rt,
on e M

aK
2

uc ra o
go rTa em

Co and dem
Re

Ri
DB ble ca
d

B,
B, ss ol
, D , H che

eD a , V
at Ba DB

pl C mo
aS s

na
to e

Dy
re

P
,

m
RDBMS
Si Orientadas a documento
Partition Tolerance orientadas a columna
Key-Value
15


NoSQL Document DB:
MongoDB

16


MongoDB

Escrita en C++
Orientada a documento
Formato JSON (o BSON)
Un poco SQL (queries, índices, Referencias
externas)
Particionado horizontal (sharding)
Consultas Javascript
Almacenamiento en GridFS
17


Documentos formateados en JSON

18


Documentos formateados en JSON
{
"_id" : {
"$oid" : "4f13f2b98de23dc3d58f959a"
},
"name" : "NoSQL y MongoDB",
"presenter" : "David Gomez",
"Event" : "decharlas",
"duration" : 60,
"timing" : {
"start" : 17,
"end" : 19
}
}

18


Consultas

Utilizando un API y funciones JavaScript

19


Consultas

beleriand:bin dgomez$ ./mongo
MongoDB shell version: 1.8.1
connecting to: test
>

19


Consultas

connecting to: test
> use playground
switched to db playground
>

19


Consultas

connecting to: test
> use playground
> db.talks.insert({'name' : 'codemotion', 'presenter' : 'David Gomez', 'Event' :
'decharlas' });
>

19


Consultas

connecting to: test
> use playground
> db.talks.insert({'name' : 'codemotion', 'presenter' : 'David Gomez', 'Event' :
'decharlas' });
> db.talks.find();
{ "_id" : ObjectId("4f13f7e5a00e6496e7a9541b"), "name" : "codemotion", "presenter" :
"David Gomez", "Event" : "decharlas" }
>

19


Colecciones

Equivalente a la tabla
Guardan documentos
No todos iguales
Pueden deﬁnir índices sobre atributos
Creadas con la primera inserción
Persistidas sobre un GridFS

20


Documentos

Identiﬁcados por un “_id” (generado o asignado)
Textual (JSON)
Binario (BSON)*
Documentos grandes divididos en chunks

21


Programación de clientes

Multitud de lenguajes (drivers)
Transformación a JSON realizada por el driver

22




{
"name" : "NoSQL y MongoDB",
"duration" : 60,
"timing" : {
"start" : 17,
"end" : 19
}
}

sample.py

22




{ {
"name" : "NoSQL y MongoDB", y MongoDB",
"name" => "NoSQL
"presenter" => "David Gomez",
"Event" => "decharlas",
"duration" "duration" => 60,
: 60,
"timing" : "timing" => {
{
"start" : 17,
"start" => 17,
"end" : 19 "end" => 19

} }
} }

sample.py Ruby

22




{ {
array( "name" => "NoSQL y MongoDB",
"name" => "NoSQL
"duration" => 60,
: 60,
"timing" => array(
{
"start" => 17,
"start" : 17,
"start" => 17,
"end" => 19
"end" : 19 "end" => 19

)
} }
}
} }
sample.php
sample.py Ruby

22




BasicDBObject doc = new BasicDBObject();
{ {
array( "name" => "NoSQL y MongoDB", y MongoDB");
doc.put("name", "NoSQL
"name" => "NoSQL
"presenter" => "David Gomez", "David Gomez");
doc.put("presenter",
doc.put("Event", "decharlas");
doc.put("duration", 60);
"duration" => 60,
: 60,
"timing" => array(
{
BasicDBObject timing = new BasicDBObject();
"start" => 17,
"start" : 17,
"start" => 17,
"end"timing.put("start", 17);
=> 19
"end" : 19 "end" => 19

) timing.put("end", 19);
} }
} doc.put("timing", timing);
} }
sample.php
sample.py Ruby
sample.java
22


1. Obtener el Driver

Importar el driver

23


1. Obtener el Driver

Importar el driver

<dependency>
<groupId>org.mongodb</groupId>
<artifactId>mongo-java-driver</
artifactId>
<version>2.7.0-rc1</version>
</dependency>

23


2. Conexión
Obtener la referencia a la BD y la conexión

24


2. Conexión

Mongo m = new Mongo( "127.0.0.1" , 27017 );
DB db = m.getDB( "playground" );

24


2. Conexión

Mongo m = new Mongo( "127.0.0.1" , 27017 );

Sobre la BD se puede:

24


2. Conexión

Mongo m = new Mongo( "127.0.0.1" , 27017 );

Sobre la BD se puede:
Boolean authorized = db.authenticate(user, passwd);
if (db.collectionExists("talks")) {
CommandResult cmdResult =
db.command("{ collStats:"db.talks" , scale :
1 }");
}

Set<String> colls = db.getCollectionNames();
for (String s : colls) {
System.out.println(s);
}
24


3. Inserciones

Crear e insertar un objeto

25


3. Inserciones

Crear e insertar un objeto
BasicDBObject doc = new BasicDBObject();
doc.put("name", "NoSQL y MongoDB");
doc.put("presenter", "David Gomez");
doc.put("Event", "decharlas");
doc.put("duration", 60);

BasicDBObject timing = new BasicDBObject();
timing.put("start", 17);
timing.put("end", 19);
doc.put("timing", timing);

DBCollection coll = db.getCollection("talks");
coll.insert(doc);

25


4. Consultas (I)

Obtener todos los documentos de una colección

26


4. Consultas (I)

DBCollection talks = db.getCollection("talks");

DBCursor cursor = talks.find();

while (cursor.hasNext()) {
System.out.println(cursor.next());
}

26


4. Consultas (I)

DBCollection talks = db.getCollection("talks");

DBCursor cursor = talks.find();
public abstract class DBCollection {
while (cursor.hasNext()) {
public final DBCursor find(){
System.out.println(cursor.next());
} public final DBCursor find( DBObject ref )
public final DBCursor find( DBObject ref , DBObject keys )

public final DBObject findOne( Object obj )
public final DBObject findOne( Object obj, DBObject fields )

public DBObject findAndModify( DBObject query , DBObject update )

}

26


4. Consultas (II)

Consultas “SQL-like”

27


4. Consultas (II)

SELECT * FROM TALKS WHERE PRESENTER = “David Gomez”;

Las consultas se hacen con Documentos JSON

27


4. Consultas (II)


{ “presenter” : “David Gomez” }

27


4. Consultas (II)



connecting to: test
> use playground
> db.talks.find( { "presenter" : "David Gomez" });
{ "_id" : ObjectId("4f13f7e5a00e6496e7a9541b"), "name" : "codemotion",
"presenter" : "David Gomez", "Event" : "decharlas" }
>

27


4. Consultas (II)



DBObject query = new BasicDBObject();
connecting to: test
query.put("presenter", "David Gomez");
> use playground
DBCursor davidTalks = talks.find(query);
> db.talks.find( { "presenter" : "David Gomez" });
while (davidTalks.hasNext()) {
{ "_id" : ObjectId("4f13f7e5a00e6496e7a9541b"), "name" : "codemotion",
System.out.println(davidTalks.next());
"presenter" : "David Gomez", "Event" : "decharlas" }
}
>
}

27


4. Consultas (III)
Comparadores <, <=, >=, >, !=

28


4. Consultas (III)
SELECT * FROM TALKS WHERE duration < 60;

28


4. Consultas (III)

{ “duration” : { $lt : 60} }
{ “duration” : { $lte : 60} }
{ “duration” : { $gt : 60} }
{ “duration” : { $gte : 60} }
{ “duration” : { $ne : 60} }

28


4. Consultas (III)

{ “duration” : { $lt : 60} }
{ “duration” : { $lte : 60} }
{ “duration” : { $gt : 60} }
{ “duration” : { $gte : 60} }
{ “duration” : { $ne : 60} }
connecting to: test
> use playground
> > db.talks.find({"duration" : { $lt : 90 } })
{ "_id" : ObjectId("4f1402f28de2930293c7cf8e"), "name" : "NoSQL y MongoDB",
"presenter" : "David Gomez", "Event" : "decharlas", "duration" : 60, "timing" :
{ "start" : 17, "end" : 19 } }
>

28


4. Consultas (III)

{ “duration” : { $lt : 60} }
{ “duration” : { $lte : 60} }
{ “duration” : { $gt : 60} }
{ “duration” : { $gte : 60} }
{ “duration” : { $ne : 60} }
connecting to: test
> use playground
switched to db playground DBObject query = new BasicDBObject();
query.put("duration", new BasicDBObject("$lt","90"));
> > db.talks.find({"duration" : { $lt : 90 } })
{ "_id" : ObjectId("4f1402f28de2930293c7cf8e"), "name" : "NoSQL y MongoDB",
"presenter" : "David Gomez", DBCursor :shortTalks = talks.find(query);
"Event" "decharlas", "duration" : 60, "timing" :
{ "start" : 17, "end" : 19 } while (shortTalks.hasNext()) {
}
> System.out.println(shortTalks.next());
}
28


4. Consultas (IV)
Concatenación de consultas

29


4. Consultas (IV)
SELECT * FROM TALKS WHERE duration < 90 AND duration > 30;

29


4. Consultas (IV)

{
“duration” : { $lt : 90, $gt : 60} }
}

29


4. Consultas (IV)

{
“duration” : { $lt : 90, $gt : 60} }
}

DBObject condition = new BasicDBObject("$lt", 90);
condition.put("$gt",30);
query.put("duration", condition);

DBCursor shortTalks = talks.find(query);
while (shortTalks.hasNext()) {
System.out.println(shortTalks.next());
}

29


4. Consultas (V)
Otros operadores

30


4. Consultas (V)
Otros operadores
$all
$exists
$mod
$ne
$in
$nin
$nor
$or
$and
$size
$type

30


4. Consultas (y VI)

31


4. Consultas (y VI)
SELECT * FROM TALKS WHERE duration < 90 AND duration > 30
AND (presenter = “David Gomez” or presenter=”Ricardo Borillo”);

31


4. Consultas (y VI)

{
“duration” : { $lt : 90, $gt : 60},
$or : [
{ “presenter” : “David Gomez”},
{ “presenter” : “Ricardo Borillo”} ]
}

31


4. Consultas (y VI)

{
“duration” : { $lt : 90, $gt : 60},
$or : [
{ “presenter” : “David Gomez”},
{ “presenter” : “Ricardo Borillo”} ]
}

DBObject condition = new BasicDBObject("$lt",90);
condition.put("$gt",30);
query.put("duration", condition);

DBObject [] speakerCond = {
new BasicDBObject("presenter", "David Gomez"),
new BasicDBObject("presenter", "Ricardo Borillo")
};
query.put("$or", speakerCond);
31
talks.find(query);


DBObjects desde JSON
com.mongo.util.JSON

32


DBObjects desde JSON
com.mongo.util.JSON

Object query = JSON.parse("{ 'duration' : { $lt : 90, $gt : 60}, " +
'$or' : [ { 'presenter' : 'David Gomez'}, " +
"
" { 'presenter' : 'Ricardo Borillo'} ] }");

DBCursor cursor = db.find((DBObject) query);

32


Spring Data MongoDB

33


Spring Data
Objetivo:
- Proporcionar un mecanismo homogeneo y
completo para el acceso a BD NoSQL

Multiples proyectos:
- Soportados:
‣ MongoDB, Redis, Neo4j, Hadoop, GemFire, RiaK
- En proceso:
‣ CouchDB, Hbase, Cassandra

34


Spring Data y MongoDB

XML namespace para conﬁgurar driver Mongo
MongoTemplate
Conversión automática de excepciones
OXM Conﬁgurable
JMX monitoring

35


Importando Spring Data

36


Importando Spring Data

<repository>
<id>spring-milestone</id>
<name>Spring Maven MILESTONE Repository</name>
<url>http://maven.springframework.org/milestone</url>
</repository>

<dependency>
<groupId>org.springframework.data</groupId>
<artifactId>spring-data-mongodb</artifactId>
<version>1.0.0.RC1</version>
</dependency>

36


Namespace

37


Namespace

<?xml
version="1.0"
encoding="UTF-‐8"?>
<beans
xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"

xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-‐instance"

xmlns:mongo="http://www.springframework.org/schema/data/mongo"

xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"

xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans

http://www.springframework.org/schema/beans/spring-‐beans.xsd

http://www.springframework.org/schema/data/mongo

http://www.springframework.org/schema/data/mongo/spring-‐mongo-‐1.0.xsd

http://www.springframework.org/schema/context

http://www.springframework.org/schema/context/spring-‐context.xsd">

</beans>

37


Namespace

<?xml
version="1.0"
<beans










<mongo:db-‐factory
dbname="vts"/>

</beans>

37


Namespace

<?xml
version="1.0"
<beans










dbname="vts"/>

<bean
id="mongoTemplate"
class="org.springframework.data.mongodb.core.MongoTemplate">

<constructor-‐arg
name="mongoDbFactory"
ref="mongoDbFactory"
/>

</bean>

</beans>

37


MongoTemplate

<bean
id="mongoTemplate"

<constructor-‐arg
/>

</bean>

Convierte query a JSON
Convierte respuesta (“_type”)
Gestiona las conexiones
Maneja las excepciones

38


Repository

39


Repository
public
abstract
class
AbstractRepository<T>
{

@Inject

protected
MongoTemplate
mongoTemplate;

/**
Clase
que
utiliza
Mongo
para
identificar
el
nombre
de
la
coleccion
*/

private
Class<T>
persistentClass;

protected
AbstractService(Class<T>
persistentClass)
{

this.persistentClass
=
persistentClass;

}

public
List<T>
findAll(){

return
mongoTemplate.findAll(persistentClass);

}

public
void
save(T
e)
{

mongoTemplate.save(e);

}

public
T
findById(String
id)
{

T
t
=
mongoTemplate.findById(id,
persistentClass);

if
(t
==
null)
{

logger.debug(persistentClass.getSimpleName()
+
"
with
id
"
+
id
+
"
could
not
be
found");

throw
new
ObjectNotFoundException(persistentClass,
id);

}

return
t;

}

}

39


Consultas más sencillas

40


Consultas más sencillas
public
abstract
class
AbstractRepository<T>
{

public
List<T>
getByType(String
type)
{

return
mongoTemplate.find(
new
Query(Criteria.where("type").is(type)),
T.class,
persistentClass);

}

}

40


Conversión Manual
Porque a veces lo automático no funciona

41


Conversión Manual
public
class
BitSetReadConverter
implements
Converter<DBObject,
BitSet>
{

@Override

public
BitSet
convert(DBObject
source)
{

BasicDBList
words
=
(BasicDBList)source.get("words");

BitSet
bitset
=
new
BitSet();

int
index
=
0;

for
(Object
word
:
words)
{

long
value
=
(Long)word;

while
(value
!=
0L)
{

if
((value
&
1L)
!=
0)
{

bitset.set(index);

}

++index;

value
=
value
>>>
1;

}

}

return
bitset;

}
}

41


Conversión Manual

42


Conversión Manual
<?xml
version="1.0"
<beans>

<bean
id="mongoTemplate"

<constructor-‐arg
/>

<constructor-‐arg
name="mongoConverter"
ref="mappingConverter"
/>

</bean>

dbname="vts"/>

<mongo:mapping-‐converter>

<mongo:custom-‐converters>

<mongo:converter>

<bean
class="com.vts.db.BitSetReadConverter"/>

</mongo:converter>

</mongo:custom-‐converters>

</mongo:mapping-‐converter>

</beans>

42


Conclusiones

Reducción del número de tablas
Optimización en el rendimiento de escrituras
Simpliﬁcación de los DAOs con Spring-Data

Otras ventajas:
Documentos en formato de Respuesta REST

43


Q&A

44


45


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