MongoDB中的_id和ObjectId

来自:互联网
时间:2018-08-19
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1. _id和ObjectId

MongoDB中存储的文档必须有一个"_id"键。这个键的值可以是任何类型的,默认是个ObjectId对象。在一个集合里面,每个集合都有唯一的"_id"值,来确保集合里面每个文档都能被唯一标识。如果有两个集合的话,两个集合可以都有一个值为"123"的"_id"的键,但是每个集合里面只能有一个"_id"是123的文档。

2. ObjectId

ObjectId是"_id"的默认类型。它设计成轻量型的,不同的机器都能用全局唯一的同种方法方便地生成它。这是MongoDB采用ObjectId,而不是其他比较常规的做法(比如自动增加的主键)的主要原因,因为在多个服务器上同步自动增加主键值既费力还费时。MongoDB从一开始就设计用来作为分布式数据库,处理多个节点是一个核心要求。后面会讲到ObjectId类型在分片环境中容易生成得多。

ObjectId使用12字节的存储空间,每个字节两位十六进制数字,是一个24位的字符串。由于看起来很长,不少人会觉得难以处理。但关键是要知道这个长长的ObjectId是实际存储数据的两倍长。

如果快速连续创建多个ObjectId,会发现每次只有最后几位数字有变化。另外中间的几位数字也会变化(要是在创建的过程中停顿几秒钟)。这是ObjectId的创建方式导致的。12字节按照如下方式生成: 

      0|1|2|3 | 4|5|6 | 7|8 | 9|10|11 

        时间戳 | 机器  | PID | 计数器 

前4字节是从标准纪元开始的时间戳,单位为秒。这会带来一些有用的属性。时间戳,与随后的5个字节组合起来,提供了秒级别的唯一性。 

由于时间戳在前,这意味着ObjectId大致会按照插入的顺序排列。这对于某些方面很有用,如将其作为索引提高效率,但是这个是没有保证的,仅仅是"大致"。这4个字节也隐含了文档创建的时间。绝大多数驱动都会公开一个方法从ObjectId获取这个信息。

因为使用的是当前时间,很多用户担心要对服务器进行时间同步,其实这个没有必要,因为时间戳的实际值并不重要,只要其总是不停增加就好了(每秒一次)。

接下来的三个字节是所在主机的唯一标识符。通常是机器主机名的散列值。这样就可以确保不同主机生成不同的ObjectId,不产生冲突。

为了确保在同一台机器上并发的多个进程产生的ObjectId是唯一的。后3个字节就是一个自动增加的计数器,确保相同进程同一秒产生的ObjectId也是不一样的。同一秒钟最多允许每个进程拥有256(16777216)个不同的ObjectId。

3. 自动生成_id

前面讲到,如果插入文档的时候没有"_id"键,系统会帮你自动创建一个。可以由MongoDB服务器来做这件事情,但通常会在客户端由驱动程序完成。理由如下: 

虽然ObjectId设计成轻量型的,易于生成,但是毕竟生成的时候还是产生开销。在客户端生成体现了MongoDB的设计理念:能从服务器端转移到驱动程序来做的事,就尽量转移。这种理念背后的原因是,即便是像MongoDB这样的可扩展数据库,扩展应用层也要比扩展数据库层容易的多。将事务交由客户端来处理,就减轻了数据库扩展的负担。

在客户端生成ObjectId,驱动程序能够提供更加丰富的API。例如,驱动程序可以有自己的insert方法,可以返回生成的ObjectId,也可以直接将其插入文档。如果驱动程序允许服务器生成ObjectId,那么将需要单独的查询,以确定插入的文档中的"_id"值。


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