簡介：MongoDB 5.0標志著一個新的發(fā)布周期的到來，以更快地交付新特性給到用戶。版本化API與在線重新分片相結(jié)合，使用戶不必擔心未來的數(shù)據(jù)庫升級以及業(yè)務(wù)變化問題；本地原生時間序列數(shù)據(jù)平臺也使MongoDB能支持更廣泛的工作負載和業(yè)務(wù)場景；新的MongoDB Shell能夠提升用戶體驗等均為MongoDB 5.0的功能。本文主要介紹MongoDB 5.0的新特性。

MongoDB 5.0標志著一個新的發(fā)布周期的到來，以更快地交付新特性給到用戶。版本化API與在線重新分片相結(jié)合，使用戶不必擔心未來的數(shù)據(jù)庫升級以及業(yè)務(wù)變化問題；本地原生時間序列數(shù)據(jù)平臺也使MongoDB能支持更廣泛的工作負載和業(yè)務(wù)場景；新的MongoDB Shell能夠提升用戶體驗等均為MongoDB 5.0的功能。本文主要介紹MongoDB 5.0的新特性。

原生時間序列平臺

MongoDB 5.0通過原生支持整個時間序列數(shù)據(jù)的生命周期（從采集、存儲、查詢、實時分析和可視化，到在線歸檔或隨著數(shù)據(jù)老化自動失效），使構(gòu)建和運行時間序列應(yīng)用程序的速度更快、成本更低。隨著MongoDB 5.0的發(fā)布，MongoDB擴展了通用的應(yīng)用數(shù)據(jù)平臺，使開發(fā)能夠更容易地處理時間序列數(shù)據(jù)，進一步擴展其在物聯(lián)網(wǎng)、金融分析、物流等方面的應(yīng)用場景。

MongoDB的時間序列集合以高度優(yōu)化和壓縮的格式自動存儲時間序列數(shù)據(jù)，減少了存儲大小和I/O，以實現(xiàn)更好的性能和更大的規(guī)模。同時也縮短了開發(fā)周期，使您能夠快速建立一個針對時間序列應(yīng)用的性能和分析需求而調(diào)優(yōu)的模型。

創(chuàng)建時間序列數(shù)據(jù)集合的命令示例：

db.createCollection("collection_name",{ timeseries: { timeField: "timestamp" } } )

MongoDB可以無縫地調(diào)整采集頻率，并根據(jù)動態(tài)生成的時間分區(qū)自動處理無序的測量值。最新發(fā)布的MongoDB Connector for Apache Kafka實現(xiàn)了在本地支持時間序列，您可以直接從Kafka主題消息中自動創(chuàng)建時間序列集合，使您在收集數(shù)據(jù)的同時根據(jù)需要對數(shù)據(jù)進行處理和聚合，然后寫入到MongoDB的時間序列集合。

時間序列集合自動創(chuàng)建一個按時間排序的數(shù)據(jù)聚集索引，降低查詢數(shù)據(jù)的延遲。MongoDB查詢API還擴展了窗口函數(shù)，您可以運行分析性查詢（例如移動平均數(shù)和累積總和）。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，這些通常被稱為SQL分析函數(shù)，并支持以行為單位定義的窗口（即三行移動平均線）。MongoDB更進一步，還增加了指數(shù)移動平均線、導數(shù)和積分等強大的時間序列函數(shù)，支持您以時間為單位定義窗口（例如15分鐘的移動平均線）。窗口函數(shù)可用于查詢MongoDB的時間序列和常規(guī)集合，為多種應(yīng)用類型提供了新的分析方式。另外，MongoDB 5.0也提供了新的時間運算符，包括$dateAdd、$dateSubstract、$dateDiff和$dateTrunc，使您可以通過自定義的時間窗口對數(shù)據(jù)進行匯總和查詢。

您可以將MongoDB的時間序列數(shù)據(jù)與企業(yè)的其他數(shù)據(jù)相結(jié)合。時間序列集合可以與同一個數(shù)據(jù)庫中的常規(guī)MongoDB集合放在一起，您不必選擇一個專門的時間序列數(shù)據(jù)庫（它不能為任何其他類型的應(yīng)用提供服務(wù)），也不需要復雜的集成來混合時間序列和其他數(shù)據(jù)。MongoDB通過提供一個統(tǒng)一的平臺，讓您建立高性能和高效的時間序列應(yīng)用的同時，也為其他用例或工作負載提供支持，從而消除了整合和運行多個不同數(shù)據(jù)庫的成本和復雜性。

在線數(shù)據(jù)重新分片

數(shù)據(jù)庫版本	特點	實現(xiàn)方法
MongoDB 5.0以前	重新分片過程復雜且需要手動分片。	方法一：先dump整個集合，然后用新的分片鍵把數(shù)據(jù)庫重新加載到一個新的集合中。由于這是一個需要離線處理的過程，因此您的應(yīng)用程序在重新加載完成之前需要中斷停服較長時間。例如：在一個三分片的集群上dump和重新加載一個10 TB以上的集合可能需要幾天時間。 方法二：新建一個分片集群并重新設(shè)定集合的分片鍵，然后通過定制遷移方式，將舊分片集群中需要重新分片的集合，按新的分片鍵寫入到新的分片集群中。 該過程中需要您自行處理查詢路由和遷移邏輯、不斷檢查遷移進度，以確保所有數(shù)據(jù)遷移成功。 定制遷移是高度復雜的、勞動密集型的、有風險的任務(wù)，而且耗時很長。例如：某個MongoDB用戶花了三個月才完成100億個document的遷移。
MongoDB 5.0開始	運行reshardCollection命令即可啟動重新分片。 重新分片的過程高效。并不是簡單地重新平衡數(shù)據(jù)，而是在后臺將所有當前集合的數(shù)據(jù)復制并重新寫入新集合，同時與應(yīng)用程序新的寫入保持同步。 重新分片是完全自動化的。將重新分片花費的時間從幾周或幾個月壓縮到幾分鐘或幾小時，避免了冗長繁雜的手動數(shù)據(jù)遷移。 通過使用在線重新分片，可以方便地在開發(fā)或測試環(huán)境中評估不同分片鍵的效果，也可以在您需要時修改分片鍵。	您可以在業(yè)務(wù)運行（數(shù)據(jù)不斷增長）的情況下，按需改變集合的分片鍵（Shard key），而不需要數(shù)據(jù)庫停機或在數(shù)據(jù)集合中進行復雜的遷移。您只需要在MongoDB Shell中運行reshardCollection命令，選擇您需要重新分片的數(shù)據(jù)庫和集合，指定新的分片鍵即可。reshardCollection: "<database>.<collection>", key: <shardkey> 說明 <database>：需要重新分片的數(shù)據(jù)庫名稱。 <collection>：需要重新分片的集合名稱。 <shardkey>：分片鍵的名稱。 當您調(diào)用reshardCollection命令時，MongoDB會克隆現(xiàn)有集合，然后將現(xiàn)有集合中所有oplog應(yīng)用到新集合中，當所有oplog被使用后，MongoDB會自動切換到新集合，并在后臺刪除舊集合。

版本化API

• 應(yīng)用程序兼容性從MongoDB 5.0開始，版本化API定義了應(yīng)用程序最常用的一組命令和參數(shù)（無論是數(shù)據(jù)庫在年度重大發(fā)布還是季度快速發(fā)布期間，這些命令均不會改變）。通過將應(yīng)用程序生命周期和數(shù)據(jù)庫生命周期解耦，您可以將驅(qū)動程序固定在MongoDB API的特定版本上，即使數(shù)據(jù)庫發(fā)生升級和改進，您的應(yīng)用程序?qū)⒖梢岳^續(xù)運行數(shù)年而不需要修改代碼。
  
• 靈活地添加新功能和改進內(nèi)容版本化API支持MongoDB靈活地在每個版本中為數(shù)據(jù)庫添加新的功能和改進內(nèi)容（以新版本兼容早期版本的方式）。當您需要改變API時，可以增加新版本的API，并與現(xiàn)有版本化的API在同一臺服務(wù)器上同時運行。隨著MongoDB版本發(fā)布的加速，版本化API能夠使您更快、更輕松地使用到MongoDB最新版本的功能特性。
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Write Concern默認Majority級別

從MongoDB 5.0開始，Write Concern默認級別為majority，僅當寫入操作被應(yīng)用到Primary節(jié)點（主節(jié)點）且被持久化到大多數(shù)副本節(jié)點的日志中的時候，才會提交并返回成功，“開箱即用”地提供了更強的數(shù)據(jù)可靠性保障。

說明 Write Concern是完全可調(diào)的，您可以自定義配置Write Concern，以平衡應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫性能和數(shù)據(jù)持久性的要求。

連接管理優(yōu)化

默認情況下，一個客戶端連接對應(yīng)后端MongoDB服務(wù)器上的一個線程（net.serviceExecutor配置為synchronous）。創(chuàng)建、切換和銷毀線程都是消耗較大的操作，當連接數(shù)過多時，線程會占用MongoDB服務(wù)器較多的資源。

連接數(shù)較多或創(chuàng)建連接失控的情況稱為“連接風暴”，產(chǎn)生該情況的原因可能是多方面的，且經(jīng)常是在服務(wù)已經(jīng)受到影響的情況下發(fā)生。

針對這些情況，MongoDB 5.0采取了以下措施：

• 限制在任何時候驅(qū)動程序嘗試創(chuàng)建的連接數(shù)量，以簡單有效的方式防止數(shù)據(jù)庫服務(wù)器過載。
• 減少驅(qū)動程序監(jiān)控連接池時的檢查頻率，給無響應(yīng)或過載的服務(wù)器節(jié)點一個緩沖和恢復的機會。
• 驅(qū)動程序?qū)⒐ぷ髫撦d導向具有最健康連接池的更快的服務(wù)器，而不是從可用的服務(wù)器中隨機選擇。

以上措施，加上之前版本在mongos查詢路由層的改進，進一步提升了MongoDB承受高并發(fā)負載的能力。

長時間運行的快照查詢

長時間運行的快照查詢（Long-Running Snapshot Queries）增加了應(yīng)用程序的通用性和彈性。您可以通過該功能運行默認時間為5分鐘的查詢（或?qū)⑵湔{(diào)整為自定義持續(xù)時間），同時保持與實時事務(wù)性數(shù)據(jù)庫一致的快照隔離，也可以在Secondary節(jié)點（從節(jié)點）上進行快照查詢，從而在單個集群中運行不同的工作負載，并將其擴展到不同的分片上。

MongoDB通過底層存儲引擎中一個名為Durable history的項目實現(xiàn)了長期運行的快照查詢，該項目早在MongoDB 4.4中就已實現(xiàn)。Durable history將存儲自查詢開始以來所有變化的字段值的快照。通過使用Durable history，查詢可以保持快照隔離，即使在數(shù)據(jù)發(fā)生變化的情況下，Durable history也有助于降低存儲引擎的緩存壓力，使得業(yè)務(wù)可以在高寫入負載的場景下實現(xiàn)更高的查詢吞吐量。

新版MongoDB Shell

為了提供更好的用戶體驗，MongoDB 5.0從頭開始重新設(shè)計了MongoDB Shell（mongosh），以提供一個更現(xiàn)代化的命令行體驗，以及增強可用性的功能和強大的腳本環(huán)境。新版MongoDB Shell已經(jīng)成為MongoDB平臺的默認shell。新版MongoDB Shell引入了語法高亮、智能自動完成、上下文幫助和有用的錯誤信息，為您創(chuàng)造一個直觀、互動的體驗。

• 增強的用戶體驗

• • 更容易編寫查詢和聚合，更容易閱讀結(jié)果。新版MongoDB Shell支持語法高亮功能，方便您區(qū)分字段、值和數(shù)據(jù)類型，以避免語法錯誤。如果仍然發(fā)生錯誤，新版MongoDB Shell也可以指出問題點并告訴您解決方法。
    
  • 更快輸入查詢和命令。新版MongoDB Shell支持智能自動完成功能，即新版MongoDB Shell可以根據(jù)您連接的MongoDB的版本，為方法、命令、MQL表達式等給出自動完成選項的提示。
    示例：當您不記得某個命令的語法時，您可以直接從MongoDB Shell中快速查找該命令的語法。

• 高級腳本環(huán)境新版MongoDB Shell的腳本環(huán)境建立在Node.js REPL（交互式解釋器）之上，您在腳本中可以使用所有的Node.js API和NPM的任何模塊。您也可以從文件系統(tǒng)中加載和運行腳本（和舊版MongoDB Shell一樣，您可以繼續(xù)使用Load和Eval執(zhí)行腳本）。
  
• 擴展性和插件新版MongoDB Shell具有易擴展性，使您能夠使用MongoDB的所有功能以提高生產(chǎn)力。
  在新版MongoDB Shell中，允許安裝Snippets插件。Snippets可以自動加載至MongoDB Shell中，且Snippets可以使用所有的Node.js API和NPM包。MongoDB也維護了一個Snippets倉庫，提供了一些有趣的功能（例如分析指定集合模式的插件），您也可以自由地配置MongoDB Shell使用您選擇的插件。
  
  說明 插件當前僅為MongoDB Shell的一個實驗性功能。

PyMongoArrow與數(shù)據(jù)科學

隨著新的PyMongoArrow API的發(fā)布，您可以在MongoDB上使用Python運行復雜的分析和機器學習。PyMongoArrow可以快速將簡單的MongoDB查詢結(jié)果轉(zhuǎn)換為流行的數(shù)據(jù)格式（例如Pandas數(shù)據(jù)框架和NumPy數(shù)組），幫助您簡化數(shù)據(jù)科學工作流程。

Schema驗證改進

Schema驗證（模式驗證）是對MongoDB進行數(shù)據(jù)應(yīng)用管理控制的一種方式。MongoDB 5.0中，模式驗證變得更加簡單和友好，當操作驗證失敗時都會產(chǎn)生描述性的錯誤信息，幫助您了解不符合集合驗證器的驗證規(guī)則的文檔及原因，以快速識別和糾正影響驗證規(guī)則的錯誤代碼。

可恢復的索引創(chuàng)建任務(wù)

MongoDB 5.0支持將正在進行中的索引創(chuàng)建任務(wù)在節(jié)點重新啟動后自動會恢復至原來的位置，減少計劃中維護動作對業(yè)務(wù)的影響。例如：重新啟動或升級數(shù)據(jù)庫節(jié)點時，您不需要擔心當前正在進行的大集合索引創(chuàng)建任務(wù)失效。

版本發(fā)布調(diào)整

由于MongoDB支持很多版本和平臺，每個發(fā)布版本都需在20多個MongoDB支持的平臺上進行驗證，驗證工作量大，降低了MongoDB新功能的交付速度，所以從MongoDB 5.0開始，MongoDB發(fā)布的版本將分為Marjor Release（大版本）和Rapid Releases（快速發(fā)布版本），其中Rapid Releases作為開發(fā)版本提供下載和測試體驗，但不建議用在生產(chǎn)環(huán)境。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的MongoDB 5.0新特性概览的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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