【MongoDB】固定集合（Capped Collections）

本章内容：

• 概述
• 特性
• 限制和建议
• 使用步骤

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一、概述

固定集合是大小固定的集合，它们支持高吞吐量操作，这些操作根据插入文档和按照插入顺序检索（retrieve）文档。固定集合的工作方式类似于循环缓存：一旦集合的分配空间占满了，它就会通过覆盖集合中最旧的文档为新文档腾出空间。

有关创建固定集合的更多信息，请参见createCollection（）或create。

提示

作为固定集合的替代方案，可以考虑MongoDB  TTL（Time To Live生存时间）索引。如通过设置TTL使集合中的数据过期中所述，TTL索引可以基于日期类型字段的值和索引的TTL值使正常集合中的数据过期并删除。

TTL索引与固定集合不兼容。

 

二、特性

 

1. 插入顺序

固定集合确保对数据插入顺序进行维护。因此，无需索引查询即可按插入顺序返回文档。由于没有这种索引开销，则有固定集合可以支持更高的插入吞吐量。

 

2. 自动删除最早文档

为了给新文档腾出空间，固定集合会自动删除集合中最早的文档，而无需脚本或显式删除操作。

以下是可能使用固定集合的场景：

• 存储大容量系统生成的日志信息。在没有索引的情况下将文件插入固定集合中，将插入日志信息速度接近于直接写入文件系统的速度。此外，内置的先进先出属性可在管理存储空间的同时维护插入事件的顺序。
• 在固定集合中缓存少量数据。由于缓存数据大量读取操作而非写操作，因此要么确保此集合始终保留在工作集中（即在RAM中），要么对所需的一个或多个索引进行写惩罚。

例如，存储操作日志的副本集的oplog.rs集合就是使用固定集合。从MongoDB 4.0开始，不同于其他固定集合，操作日志可以超出其配置的大小限制，以避免删除多数提交点。

 

3. _id索引

固定集合默认具有_id字段和_id字段上的索引。

 

三、限制和建议

 

1.  更新文档

如果要更新固定集合中的文档，最好先创建索引，这样更新操作就不会执行集合扫描。

 

2. 文档大小

在版本3.2中更改。

如果更新或替换操作更改了文档大小，则该操作将失败。

 

3. 文档删除

无法从固定集合中删除文档。

要删除集合中的所有文档，使用drop()方法删除集合并重新创建固定集合。

 

4. 分片

固定集合无法分片。

 

5. 查询效率

使用自然顺序可以有效地从集合中检索最近插入的元素。这（有点）类似于日志文件上的tail。

 

6. 聚合$ out

聚合管道 $ out结果不能写入固定集合。

 

7. 事务

从MongoDB 4.2开始，在事务中不能写入固定集合。在事务中支持从固定集合中读取。

 

四、操作步骤

 

1. 创建固定集合

只能使用db.createCollection（）方法显式创建固定集合，该方法是mongo shell中create命令的帮助器。

创建固定集合时，必须指定集合大小的上限（以字节为单位），MongoDB将为该集合预先分配指定上限大小的空间。固定集合的大小包括少量内部开销空间。

db.createCollection( "log", { capped: true, size: 100000 } )

如果size字段小于或等于4096，则集合的上限为4096字节。否则，MongoDB将提高提供size的大小，使其成为256的整数倍。

此外，还可以使用max字段为集合指定最大文档数，如以下文档所示：

db.createCollection("log", { capped : true, size : 5242880, max : 5000 } )

重要

即使指定最大文档数，也始终需要size参数。如果集合在达到最大文档数之前达到最大size限制，MongoDB将删除较早的文档。

参考资料：db.createCollection（）和create。

 

2.查询固定集合

如果在不指定任何顺序的固定集合上执行find()，则MongoDB保证查询出结果的顺序与插入顺序相同。

要与插入顺序的相反顺序来检索文档，执行find()同时执行sort()方法，并将sort的$natural参数设置为-1，如以下示例所示：

db.cappedCollection.find().sort( { $natural: -1 } )

 

3.检查集合是否是固定集合

使用isCapped（）方法来判断集合是否是固定集合，如下所示：

db.collection.isCapped()

 

4.将集合转换为固定集合

convertToCapped命令可将非固定集合转换为固定集合：

db.runCommand({"convertToCapped": "mycoll", size: 100000});

size参数以字节为单位，指定固定集合的大小。

在转换操作期间，它将持有数据库排他锁。被锁定的数据库的其他操作将被阻止，直到该操作完成。

对于锁定数据库的操作，请参阅一些常见的客户端操作采取了哪些锁？。

 

5.tailable游标

可以将tailable游标（尾游标）与固定集合一起使用。与Unix tail -f命令类似，tailable游标“尾随”在固定集合的末尾。

将新文档插入固定集合后，可使用可尾游标继续检索文档。

有关创建可尾光标的信息，请参见尾游标。

关于尾游标：MongoDB Tailable Cursors深入剖析

英文原文参考：capped-collections