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为云而生的MongoDB Atlas

本文将重点讨论服务于分布式应用和云端数据库的MongoDB Atlas平台,并以实例的形式,了解它是如何协助开发者构建出云原生的且快捷的应用服务栈。

作者:陈峻来源:51CTO|2021-07-05 09:00

【51CTO.com快译】多年来,各大平台相继意识到,光靠基于SDK连接器的本地单一数据库,是难以构建出整套应用平台的。因此,我们往往需要面向未来的数据库即服务(Database-as-a-Service,DaaS),作为云原生的解决方案,通过API连接到各类用户端。与此同时,针对非SQL的数据库结构,我们创建并普及了NoSQL的相关概念。如今,市场上已有着许多基于NoSQL的数据库,其中包括:键值类、文档类、柱状、以及图形数据库等。虽然有CouchBase作为强有力的竞争对手,但是MongoDB仍然是目前文档类数据库领域的佼佼者。实际上,作为一个通用的、基于文档的分布式数据库,MongoDB就是专为云端应用而开发构建的。

就像JDBC连接器可以协助将Java程序连接到关系型数据库的RDBMS上一样,目前已有多种语言和框架,为MongoDB构建了开箱即用的连接器。例如,MEAN(MongoDB、Express、AngularJS、Node.js)或MERN(MongoDB、Express、ReactJS、Node.js)栈中的一个关键组件—Mongoose,便可以作为NodeJS中的一个模块,并能通过npm来获取。

在本文中,我们将重点讨论服务于分布式应用和云端数据库的MongoDB Atlas平台,并以实例的形式,了解它是如何协助开发者构建出云原生的且快捷的应用服务栈。

MongoDB Atlas的主要功能

1. 它是一个基于云端的纯数据库,用户在线完成注册后,可以获得其大量服务。

2. 由于Atlas支持基于纯API式的通信方式,因此消费者端可以通过多种身份验证和授权机制(如:基本的身份验证、oAuth2等),通过标准的REST接口,去调用数据库。

3. 其GraphQL功能可以通过API进行查询。也就是说,用户可以通过从底层数据库架构自动生成架构,去轻松地为其端点设置API。

4. 诸如NodeJS应用和Gatsby的JAMStack平台框架,都能够通过Atlas的连接器连接到MongoDB上。

5. 它可以通过提供多种与管理相关的服务,来治理目标数据库。

6. 它可以通过主、备服务器的方式,为集群提供多(跨)区域的可用性。

7、在保留了文档数据库核心能力的同时,它在云服务之上增加了一个核心应用服务层—Realm,并通过提供一个名为MongoDB Stitch的框架,来集成多个消费者端(如:Web应用、fat programs、以及其他云原生应用程序等)。它们都能够通过该层面连接到MongoDB上,并进行数据交换。

8. 它通过被称为“触发器”的概念,提供基于事件的集成。也就是说,“触发器”可以通过触发事件,以传递给其他发布者和注册相同的消费者端。

9. 它提供了一种无服务器的编程模型,可以使用Python、JavaScript等编码语言,将代码片段嵌入到“功能函数”中,并使其成为功能即服务(Function-As-A-Service,FaaS),以支持低代码模式(low code pattern)。

10. MongoDB可以通过电子邮件或短信的连接方式,与多个第三方(如,Twilio的本地连接器)进行通信。

11. 它提供基于角色安全的数据库访问和管理。

12. 它能够根据分析和报告目,去创建图表。

开发示例

在新冠疫情的当下,我们使用MongoDB Atlas进行开发,并使用Gatsby作为JAMStack平台,构建一个响应式的简单Web应用程序。它可以被用来搜索和显示诸如:医院病床、氧气瓶、政府联系电话、以及志愿者等重要信息。所有的数据都会以协作的方式被保存在Google Sheet中。

作为一名Gatsby新手,为了避免开发中出现繁琐的页面和集成,我使用了Google App Script和MongoDB Atlas,来轻松地选择和构建客户端和数据库应用。由于Atlas带有易于配置的集群、集合、以及拼接服务(stitch service),因此GraphQL在MongoDB上设置和构建整个应用程序的效率,比为自定义应用去构建样板代码(boiler-plate code),要快得多。当然,您也可以使用诸如Lambda、DynamoDB、Cognito、GraphQL API之类的服务,在AWS平台上构建类似的应用。整个应用示例的逻辑,如下图所示。

下面是一些关键性的代码片段。

Google Sheet的各种应用脚本

在Google Sheet的“工具”菜单或客户端上,请点击“脚本编辑器”,以编写 Google应用脚本。如果您在Google Sheet中已经完成了如下JavaScript代码的添加或修改,那么请直接单击“运行”按钮。

  1. ***** Export the events from the sheet to a MongoDB Database via Stitch****/ 
  2.  function exportEventsToMongoDB()  
  3. {var spreadsheet = SpreadsheetApp.getActiveSpreadsheet(); 
  4.  var sheet = spreadsheet.getSheetByName("Data"); 
  5.  var headerRows = 1; // Number of rows of header info (to skip) 
  6.  var range = sheet.getDataRange(); // determine the range of populated data 
  7.  var numRows = range.getNumRows(); // get the number of rows in the range 
  8.  var data = range.getValues(); // get the actual data in an array data[row][column
  9.  Logger.log(JSON.stringify(data)); 
  10.  for (var i=headerRows; i<numRows; i++)  
  11.  {var date_updated = Utilities.formatDate(new Date(data[i][5]), "GMT""yyyy-MM-dd");  
  12.   // Make a POST request with form data. 
  13.   var formData = {'location': data[i][0], 
  14.                   'links': data[i][1], 
  15.                   'hospital': data[i][2], 
  16.                   'available_bed': data[i][3], 
  17.                   'number': data[i][4], 
  18.                   'date': date_updated, 
  19.                   'commentes': data[i][6], 
  20.                   'type': data[i][7]}; 
  21.   var options = {'method' : 'post','payload' : formData}; 
  22.   if (true) {// Call the API from MongoDB Atlas 
  23.     var insertID = UrlFetchApp.fetch('https://<<MongoDB Stitch API endpoint>>-mejsg/service/GetCOVID19Data/incoming_webhook/webhook0', options); 
  24.   } 
  25.   

MongoDB Atlas的开发步骤

在MongoDB中,请依次执行以下步骤:

1. 创建集群 -> 集合。此处的集合中已保存有数据模式(data schema)。

2. 设置访问数据库的角色。

3. 在Atlas的Realm空间中,编写一个将在此集合中输入数据的第三方服务,以作为Webhook角色,进而创建各种所需的日志记录和授权访问。为了实现从Google App Script处调用API,我们还需要创建一个POST API,来插入相关信息。

4. 从Atlas集合中创建一个可用于查询数据的GraphQL API。由于GraphQL是在Atlas的Realm下被创建的,因此它将提供可选择数据库和集合的接口,以及生成待部署的模式,以供客户端使用。

5. 您可以像Solr或ElasticSearch索引那样,创建带有集合数据的搜索索引,以实现更快的导航。

如下是webhook的相关JavaScript代码段:

  1. exports = async function(payload) { 
  2.   const mongodb = context.services.get("mongodb-atlas"); 
  3.   const eventsdb = mongodb.db("data"); 
  4.   const eventscoll = eventsdb.collection("data"); 
  5.   const result= await eventscoll.insertOne(payload.query); 
  6.   var id = result.insertedId.toString(); 
  7.   if(result) { 
  8.     return JSON.stringify(id,false,false);   
  9.  
  10.   } 
  11.   return { text: `Error saving` }; 

如下代码段则是配套的JSON文档:

  1. _id:609d81b3c37d0e43541a0b20 
  2. location: "Kolkata" 
  3. hospital: "" 
  4. type: "Oxygen" 
  5. commentes : "Oxygen support for patients" 
  6. date"2021-05-07" 
  7. number : "91-1111111111" 
  8. available_bed: "" 
  9. links : "" 

您可以通过创建一个Twilio帐户,并使用Twilio服务发送简单的消息短信(SMS)。同时,您也可以使用如下JavaScript代码段的功能函数(function),来执行任务。

  1. exports = function(changeEvent) { 
  2.   const twilio = context.services.get("SendSMS"); 
  3.     return twilio.send({ 
  4.         to"919999999999"
  5.         from"19990009999"
  6.         body: "Hello from Realm!" 
  7.     }); 
  8. }; 

Gatsby的设置

Gatsby为初学者提供了一个非常简单便捷的设置过程。我们可以事先通过npm的方式,下载并设置其对应的代码包,然后通过更改gatsby-config.js文件,以添加MongoDB与GraphQL查询之间的连接模块。此外,我们可以修改index.js页面,编写ReactJS代码,并使用GraphQL查询与响应,来呈现相关数据。当然,我在查找Gatsby是如何缓存GraphQL响应时,以及每次在MongoDB的Gatsby服务器中更改数据时,也曾遇到过GraphQL查询数据库的错误。希望您在开发的过程中,能够避免。

gatsby-config.js 中的变更

请使用“npm install --save gatsby-source-mongodb”命令来安装代码包,并为MongoDB添加以下JSON代码段作为插件:

  1.  // The name of the plugin 
  2.  resolve: `gatsby-source-mongodb`, 
  3.  options: { 
  4.  // Name of the database and collection where are records reside 
  5.  dbName: 'data'
  6.  collection: 'data'
  7.  server: { 
  8.  address: 'cluster0-test-.mongodb.net'
  9.  port: 27017 
  10.  }, 
  11.  auth: { 
  12.  user'test'
  13.  password'test123' 
  14.  }, 
  15.  extraParams: { 
  16.  replicaSet: 'Main-shard-0'
  17.  ssl: true
  18.  authSource: 'admin'
  19.  retryWrites: true 
  20.  }, 
  21. refetchInterval: 60, 
  22.  } 
  23.  } 

如下JavaScipt代码段将各项变更反应到index.js上:

  1. import React from "react" 
  2. import { Link } from "gatsby" 
  3. import { graphql } from "gatsby" 
  4. import Layout from "../components/layout" 
  5. const IndexPage = (props) => { 
  6.  const covid19DataSet = props.data.allMongodbCovid19Covid19.edges; 
  7. return ( 
  8.  <Layout> 
  9.  <table
  10.  <tr> 
  11.  <td>Type</td> 
  12.  <td>Location</td> 
  13.  <td>Hospital</td> 
  14.  <td>Available Bed</td> 
  15.  <td>Links</td> 
  16.  <td>Contact Number</td> 
  17.  <td>Date of Update</td> 
  18.  <td>Comments</td> 
  19.  </tr> 
  20.  {covid19DataSet.map(covid19Data => 
  21.  <tr> 
  22.  <td>{covid19Data.node.type}</td> 
  23.  <td>{covid19Data.node.location}</td> 
  24.  <td>{covid19Data.node.hospital}</td> 
  25.  <td>{covid19Data.node.available_bed}</td> 
  26.  <td>{covid19Data.node.links}</td> 
  27.  <td>{covid19Data.node.number}</td> 
  28.  <td>{covid19Data.node.date}</td> 
  29.  <td>{covid19Data.node.commentes}</td> 
  30. </tr> 
  31.  )} 
  32.  </table
  33.  </Layout> 
  34. export default IndexPage 
  35. export const pageQuery = graphql` 
  36. query MQuery { 
  37.  allMongodbCovid19Covid19 { 
  38.  edges { 
  39.  node { 
  40.  hospital 
  41.  date 
  42.  commentes 
  43.  available_bed 
  44.  links 
  45.  location 
  46.  number 
  47.  type 
  48.  } 
  49.  } 
  50.  } 

图表

我们可以根据不同的分析目的,产生各种图表。下面的柱状图展示了在该应用示例中,不同类型服务的可用数量。当然,其他可支持的图表类型还有:圆形、条形、线状、组合、区域、网格等。

除此以外,MongoDB Atlas还可以被用于许多其他类型的应用,例如将服务构建为云原生平台的一部分。

原文标题:Cloud-Native and MongoDB,作者: Bikram Sinha

【51CTO译稿,合作站点转载请注明原文译者和出处为51CTO.com】

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【责任编辑:华轩 TEL:(010)68476606】

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