首先在本地机器上安装并设置MongoDB服务。
从Mongo网站上下载MongoDB,解压到本地目录,比如C:>Mongo
- 如果数据文件存放在其他地方,那么在用mongod.exe命令启动MongoDB时,需要在命令行加参数—-dbpath
- MongoDB提供了两种方式:mongod.exe以后台进程启动;mongo.exe启动命令行界面,可做管理操作。这两个可执行文件都位于Mongo\bin目录下;
- 进入Mongo安装目录的bin目录下,比如:C:> cd Mongo\bin
- 有两种启动方式,如下: mongod.exe –dbpath C:\Mongo\data 或者 mongod.exe –config mongodb.config
- 连接到MongoDB,到这一步,mongo后台服务已经启动,可以通过http://localhost:27017查看。 MongoDB启动运行后,我们接下来看它的聚合函数。
实现聚合函数
在关系数据库中,我们可以在数值型字段上执行包含预定义聚合函数的SQL语句,比如,SUM()、COUNT()、MAX()和MIN()。但是在MongoDB中,需要通过MapReduce功能来实现聚合以及批处理,它跟SQL里用来实现聚合的GROUP BY从句比较类似。下一节将描述关系数据库中SQL方式实现的聚合和相应的通过MongoDB提供的MapReduce实现的聚合。
为了讨论这个主题,我们考虑如下所示的Sales表,它以MongoDB中的反范式形式呈现。
Sales表
# | 列名 | 数据类型 |
1 | OrderId | INTEGER |
2 | OrderDate | STRING |
3 | Quantity | INTEGER |
4 | SalesAmt | DOUBLE |
5 | Profit | DOUBLE |
6 | CustomerName | STRING |
7 | City | STRING |
8 | State | STRING |
9 | ZipCode | STRING |
10 | Region | STRING |
11 | ProductId | INTEGER |
12 | ProductCategory | STRING |
13 | ProductSubCategory | STRING |
14 | ProductName | STRING |
15 | ShipDate | STRING |
基于SQL和MapReduce的实现
我们提供了一个查询的样例集,这些查询使用聚合函数、过滤条件和分组从句,及其等效的MapReduce实现,即MongoDB实现SQL中GROUP BY的等效方式。在MongoDB存储的文档上执行聚合操作非常有用,这种方式的一个限制是聚合函数(比如,SUM、AVG、MIN、MAX)需要通过mapper和reducer函数来定制化实现。
MongoDB没有原生态的用户自定义函数(UDFs)支持。但是它允许使用db.system.js.save命令来创建并保存JavaScript函数,JavaScript函数可以在MapReduce中复用。下表是一些常用的聚合函数的实现。稍后,我们会讨论这些函数在MapReduce任务中的使用。
聚合函数 | Javascript 函数 |
| db.system.js.save( { _id : "Sum" ,value : function(key,values){ var total = 0; for(var i = 0; i < values.length; i++) total += values[i]; return total;}}); |
| db.system.js.save( { _id : "Avg" ,value : function(key,values){ var total = Sum(key,values); var mean = total/values.length; return mean;}}); |
| db.system.js.save( { _id : "Max" ,value : function(key,values){ var maxValue=values[0]; for(var i=1;i |
| db.system.js.save( { _id : "Min" ,value : function(key,values){ var minValue=values[0]; for(var i=1;i |
| db.system.js.save( { _id : "Variance" ,value : function(key,values){ var squared_Diff = 0; var mean = Avg(key,values); for(var i = 0; i < values.length; i++) { var deviation = values[i] - mean; squared_Diff += deviation * deviation; } var variance = squared_Diff/(values.length); return variance;}}); |
| db.system.js.save( { _id : "Standard_Deviation", value : function(key,values){ var variance = Variance(key,values); return Math.sqrt(variance);}}); |
SQL和MapReduce脚本在四种不同的用例场景中实现聚合函数的代码片段如下表所示。
1.各地区的平均订单量
下面的查询是用来获取不同地区的平均订单量。
SQL Query | MapReduce Functions |
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| // Group By is handled by the emit(keys, values) line in the map() function above |
| out : { inline : 1 } }); |
2.产品的分类销售总额
下面的查询是用来获取产品的分类销售额,根据产品类别的层级分组。在下面例子中,不同的产品类别作为个体维度,它们也可以被称为更复杂的基于层次的维度。
SQL 查询 | MapReduce 函数 |
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| // Group By is handled by the emit(keys, values) line in the map() function above |
| out : { inline : 1 } });
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3. 一种产品的最大利润
下面的查询是用来获取一个给定产品基于过滤条件的最大利润。
SQL查询 | MapReduce 函数 |
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| // WHERE condition implementation is provided in map() function |
| // Group By is handled by the emit(keys, values) line in the map() function above |
| out : { inline : 1 } }); |
4. 总量、总销售额、平均利润
这个场景的需求是计算订单的总数、总销售额和平均利润,订单ID在1到10之间,发货时间在2011年的1月1日到12月31日之间。下面的查询是用来执行多个聚合,比如,在指定年份以及指定的不同区域和产品类别范围里订单的总数、总销售额和平均利润。
SQL 查询 | MapReduce 函数 |
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| // Group By is handled by the emit(keys, values) line in the map() function above |
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| out : { inline : 1 } }); |
既然我们已经看了在不同业务场景下的聚合函数的代码示例,接下来我们准备来测试这些函数。
测试聚合函数
MongoDB的MapReduce功能通过数据库命令来调用。Map和Reduce函数在前面章节里已经使用JavaScript实现。下面是执行MapReduce函数的语法。
db.runCommand( { mapreduce : <collection>, map : <mapfunction>, reduce : <reducefunction> [, query : <query filter object>] [, sort : <sorts the input objects using this key. Useful for optimization, like sorting by the emit key for fewer reduces>] [, limit : <number of objects to return from collection>] [, out : <see output options below>] [, keeptemp: <true|false>] [, finalize : <finalizefunction>] [, scope : <object where fields go into javascript global scope >] [, jsMode : true] [, verbose : true] })Where the Output Options include:{ replace : "collectionName" }{ merge : "collectionName"{ reduce : "collectionName" }{ inline : 1}
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下面是用来保存聚合函数并在MapReduce中使用的命令。
启动Mongo命令行并设置表
- 确保Mongo后台进程在运行,然后执行mongo.exe启动Mongo命令行。
- 使用命令切换数据库:use mydb
- 使用命令查看Sales表的内容:db.sales.find()
find命令的输出如下:
{ "_id" : ObjectId("4f7be0d3e37b457077c4b13e"), "_class" : "com.infosys.mongo.Sales", "orderId" : 1, "orderDate" : "26/03/2011",
"quantity" : 20, "salesAmt" : 200, "profit" : 150, "customerName" : "CUST1", "productCategory" : "IT", "productSubCategory" : "software",
"productName" : "Grad", "productId" : 1 }
{ "_id" : ObjectId("4f7be0d3e37b457077c4b13f"), "_class" : "com.infosys.mongo.Sales", "orderId" : 2, "orderDate" : "23/05/2011",
"quantity" : 30, "salesAmt" : 200, "profit" : 40, "customerName" : "CUST2", "productCategory" : "IT", "productSubCategory" : "hardware",
"productName" : "HIM", "productId" : 1 }
{ "_id" : ObjectId("4f7be0d3e37b457077c4b140"), "_class" : "com.infosys.mongo.Sales", "orderId" : 3, "orderDate" : "22/09/2011",
"quantity" : 40, "salesAmt" : 200, "profit" : 80, "customerName" : "CUST1", "productCategory" : "BT", "productSubCategory" : "services",
"productName" : "VOCI", "productId" : 2 }
{ "_id" : ObjectId("4f7be0d3e37b457077c4b141"), "_class" : "com.infosys.mongo.Sales", "orderId" : 4, "orderDate" : "21/10/2011",
"quantity" : 30, "salesAmt" : 200, "profit" : 20, "customerName" : "CUST3", "productCategory" : "BT", "productSubCategory" : "hardware",
"productName" : "CRUD", "productId" : 2 }
{ "_id" : ObjectId("4f7be0d3e37b457077c4b142"), "_class" : "com.infosys.mongo.Sales", "orderId" : 5, "orderDate" : "21/06/2011",
"quantity" : 50, "salesAmt" : 200, "profit" : 20, "customerName" : "CUST3", "productCategory" : "BT", "productSubCategory" : "hardware",
"productName" : "CRUD", "productId" : 1 }
创建并保存聚合函数
- 通过MongoDB命令行窗口执行如下命令:
> db.system.js.save( { _id : "Sum" , value : function(key,values) { var total = 0; for(var i = 0; i < values.length; i++) total += values[i]; return total; }});
- 在示例表Sales表上执行MapReduce程序
> db.sales.runCommand(
{
mapreduce : "sales" ,
map:function()
{
emit(
{key0:this.ProductCategory,
key1:this.ProductSubCategory,
key2:this.ProductName},
this.SalesAmt);
},
reduce:function(key,values)
{
var result = Sum(key, values);
return result;
}
out : { inline : 1 } });
输出如下:
"results" : [
{
"_id" : {
"key0" : "BT",
"key1" : "hardware",
"key2" : "CRUD"
},
"value" : 400
},
{
"_id" : {
"key0" : "BT",
"key1" : "services",
"key2" : "VOCI"
},
"value" : 200
},
{
"_id" : {
"key0" : "IT",
"key1" : "hardware",
"key2" : "HIM"
},
"value" : 200
},
{
"_id" : {
"key0" : "IT",
"key1" : "software",
"key2" : "Grad"
},
"value" : 200
}
],
"timeMillis" : 1,
"timing" : {
"mapTime" : NumberLong(1),
"emitLoop" : 1,
"total" : 1
},
"counts" : {
"input" : 5,
"emit" : 5,
"output" : 4
},
"ok" : 1
总结
MongoDB提供了面向文档的存储结构,可以很容易扩展支持TB级数据。同时也提供了Map Reduce功能,可以通过批处理方式使用类SQL函数来实现数据聚合。在这篇文章中,我们描述了安装MongoDB并使用MapReduce特性执行聚合函数的过程,也提供了简单SQL聚合的MapReduce示例实现。在MongoDB中,更复杂的聚合函数也可以通过使用MapReduce功能实现。