Couchbase I

Couchbase第一印象（架构特性）

• 面向文档 保存的字节流总有一个 DOCUMENT ID（Object_ID）

• 高并发性，高灵活性，高拓展性，容错性好

• 面向文档的集群存储系统

• 每个文档用一个唯一的Doc ID

• 均衡负载

Buckets vs vBuckets

1. Buckets

• couchbase的存储逻辑单元叫Bucket

• 每个bucket有个名字

• couchbase 一个节点当前限制10及以下buckets

• bucket 有两种类型 couchbase和memcached

• bucket有可选的密码控权 SASL authentication

• 每个bucket有可控的内存配额和复制策略设定，独立可监控和管理

2. vBuckets

• 主要用来管理维护集群节点之间的bucket分布和路由

• doc id的算法使分布式成为可能

Time To Live (TTL)

• 可用于控制过期时间（默认为一小时）

• 可用于seesion缓存等功能

• 后台管理过期，自动删除过期数据，释放内存和硬盘

数据一致性

并发性

Views， Indexs， Queries

Views

• 这里的views概念完全和SQL的view概念不同

• views作为数据翻译转换层，将数据转换为特定格式结构的数据形式如JSON

• views 通过 map/reduce功能完成， map将文档结构转换为表输出结构， reduce用来做计数，统计等聚集功能

indexes

• 每当views建立时， 就会建立indexes， index的更新和以往的数据库索引更新区别很大。 比如现在有1W数据，更新了200条，索引只需要更新200条，而不需要更新所有数据，map/reduce功能基于index的懒更新行为，大大得益。

• 建立views和index后可以用来Queries

用户用例

• 替代memcached的缓存层， 提供兼容memcached协议接口

• Amazon S3类似服务

• session

安装、管理 与客户端接口

三思而后行（安装初始化）

数据存储的路径

Couchbase数据需要持久化到硬盘，需要分配硬盘空间和路径，在Linux与Windows默认是couchbase安装路径

Server Quota（服务缓存层的内存分配）

Couchbase的数据会被缓存，服务层的缓存内存配额配置被各个节点所共享。 如是：现在有一个节点（Node）分配的是2G RAM，那么在加三个节点后，就增加6G RAM来还缓存数据了 ，故一共有8G RAM被分配用来缓存了。

Bucket Quota

集群可以用多个bucket，bucket用来保存一组特别数据或应用，如一个bucket用来做session，另一个bucket用来做做副本。bucket RAM quota的策略，对server quota设定是相辅相成的莲藕关系，很大程度影响cache的内存配额。

安装与管理

1. Memory Size

2. Replicas

   默认bucket副本是3个。 index replica 开启选项 默认的选项，couchbase的策略比较灵活。只有当数据和节点足够多时，才会开始备份。

3. Flush

   禁用或开启（默认禁用），用于清空bucket的数据

4. Auto-compaction

   持久化的数据和view，index，长期会产生碎片，开启功能时，会自动整理硬盘数据碎片

客户端接口

• Python

  > pip install couchbase
  

• PHP

  $servers = array("192.168.0.72:8091","127.0.0.1:8091");
  foreach($servers as $server) {
      $cb = new Couchbase($server, "", "", "default");
      if ($cb) {
          echo "Connected to $server";
          break;
      }
  }
  

• C

• JAVA

基于面向文档的设计开发

Model

JSON

• Number (either integer or floating-point).

• Boolean

  {'value' : true}
  

• String

  "hello world"
  

• Array

  [1, 4, 5]
  

• Object

  { 'title' : 'google',
    'url' : 'https://www.google.com/'
  }
  

实体之间的关联

1. 内嵌

   { 'author' : 'Matin',
     'books' : [ {'title' : 'Refactor' , 'IBSN' : '485-566'},...]
   }
   

2. 外部文档，引用其docment id

   { 'author' : 'Matin',
     'books' : [ 'AD3D63D6-2FE0-11E2-93F9-898688C79046_book',...]
   }
   

事务

存储操作伊始

CURD

• add(id, document [, expiry]) Add an item if ID doesn’t already exist
• set(id, document [, expiry]) Store a document with ID
• replace(id, document [, expiry]) Update the document for an existing ID
• cas(id, document, check [, expiry]) Update the document for an existing ID providing the check matches
• get(id) ：Get the specified document
• incr(id [, offset])Increment the document value by offset
• decr(id [, offset] Decrement the document value by offset
• append(id, value) Append the content to the end of the current document
• prepend(id, value) Prepend the content to the beginning of the current document
• delete(id) Delete the specified document

Document Indentifer

与Mongodb相比，Couchbase的存储方式为Key/Value，Value的类型很为单一， 不支持数组。另外也不会自动创建doc id， couchbase需要为每一docment指定一个用于存储的Document Indentifer。

为document创建标示符：

1. 使用唯一的字段做标示符

   如在session中，可以使用用户的email， username作为唯一标示符

2. 对象与自增策略

   单独创建一自增数据（Document Indentifer），如 add（'user'，0） 每次创建一个用户时，可以自增'user', 然后得到 'user:1233'等

3. 使用uuid

标示符的命名规范与最佳实践

使用couchbase的bucket策略 自定义方式 （加前缀）

实践列举：

1. 网站访问量（PAGE VIW）

    若我们需要用couchbase统计网站PV
    那么命名如 'pv:index', 'pv:blog', 'pv:about'。

2. 用户朋友圈

    为用户建立一个朋友圈
    apend（'user#1233','user#444,user#666,'）

Time To Live （TTL）

常用来做cache，session，购物车使用，验证码等。ttl通过传入一个数字表示， couchbase会对数字作如下的判断：

1. 小于30天（606024*30）的一秒为单位的数字，如600表示10分钟过期。

2. 大于三十天的数字（秒），采用从公元开始的计数，如1381921696表示16th October 2013。

3. 为0的表示永不过期。

保存数据

set和add都是原子性操作，是多线程环境安全的操作。

set(docid, docdata [, expiry])

set不存在docid数据时会创建，存在时替换存在的docid的内容。 过期设定expiry是可选的。

    $cb->set('message', 'Hello World!');
    $cb->set('message', 'Hello World!', 10); /*设定过期时限*/
    if ($cb->set("spoon", "Hello World!", 10)) {
        /*操作结果决断*/
        echo "Message stored!";
    }

add(docid, docdata [, expiry])

与set不同的是，如果docid内容存在时会，会更新失败。

    $cb->add('message', 'Hello World!');
    /*下面语句会失败*/
    $cb->add('message', 'I pushed the button, but nothing happened!');

获取数据 get(docid)

1. 单文档返回

   在php中如果docid不存在会返回undef：

       $message = $cb->get('message')
   

2. 多文档返回 （Retrieving in Bulk）

   不同库的多文档返回实现不同，多文档返回比单独返回要快，因为请求和响应有延迟。 php的会返回一个关联数组：

       $ret = $cb->getMulti(array('recipe1','recipe2'));
   

更新数据 replace(id, document [, expiry])

在set，add后可以使用replace更新数据：

    $message = $cb->get('message');
    $message = $message . " How are you today?";
    $cb->replace('message',$message);

并发更新 cas(id, document, check [, expiry])

在并发环境中，有必要保证并发更新

• 情景一：

  1.A 获取了文档'樱花盛开'
  2.B 也获取了文档'樱花盛开'
  3.A 向文档加入信息并更新。
  4.之后，B 也向文档修改并更新'樱花盛开'
  

这样A的努力完全被B给覆盖了

为了防止以上情况，需要使用cas功能做版本检查

• 情景 cas版：

  1.音 获取了文档'樱花盛开'并加入自己的cas id
  2.暧 也获取了文档'樱花盛开'， 并加入自己的cas id
  3.音 向文档做修改，并使用自己的cas id检查后成功更新。
  4.之后，暧 也向文档修改并更新'樱花盛开'。使用自己的cas id检查后更新失败，因为 音已经更新了，使cas id不一样。
  

cas如是：检查要更新的文档是不是“原来的版本”（使用get换取的原本）。

    $value = client->get("customer", NULL, $casvalue);
    $response = client->cas($casvalue, "customer", "new string value");

cas的缺点是数据更新比起set要慢很多，做大量更新事务并发版本控制并非很完美。另外如果有用户使用set或replace操作不带cas，会使cas失效。

强制锁

cas虽有锁的一些性质，但不能防止期间有不带cas设置的set，replace打乱cas版本。故需要强锁 使用强制锁时，其他用户可以获取数据，但如果没有相应的cas是不能更新文档。

    $article = $ai->getAndLock('樱花盛开', &$cas);
    $article = '樱花飘落的速度是每秒五厘米哦';
    # This will fail, because we are not supplying the CAS value
    $ai->set('樱花盛开', $article);
    # This will succeed and then unlock document
    $ai->set('樱花盛开', $article, 0, $cas);

锁也可以设定过期时间，另外也可以释放锁：

    $ai->unlock('recipe1',$cas);

艺术与文学同在（异步）

不同的客户端接口实现不同：

    /*使用异步*/
    $format_recipe = function($key, $value) {
        return ('<li>' . $value['title'] . '</li>');
    };
    $ret = $cb->getDelayed(array('recipe1','recipe2'),0,$format_recipe);

    /*单独迭代获取*/
    $ret = $cb->getDelayed(array('recipe1','recipe2'),0,$format_recipe);
    while ($ret = $cb->fetch()) {
        echo('<li>' . $ret[value]['title'] . '</li>');
    }

服务端更新 (Server-side Updates)

Increment And Decrement

用于页面访问量更新，数据统计等功能：

    /*To increment by 1*/
    $cb->set('counter',10);
    $cb->increment('counter');
    /*To increment by 10:*/
    $cb->set('counter',10);
    $cb->increment('counter', 10);

Append And Perpend

向文档首尾追加内容：

    $user->set('userlist','martin,');
    $user->append('userlist', 'stuart,');
    $user->append('userlist', 'sharon,');

删除数据

当数据存在时，可以使用delete删除：

    $cb->delete('message');