GridFS:基于MongoDB的分布式文件存储系统

GridFS是MongoDB之上的分布式文件系统，其利用了MongoDB的分布式存储机制并通过MongoDB来存储文件数据和文件元数据，兼具文档型数

gridfs是mongodb之上的分布式文件系统，其利用了mongodb的分布式存储机制并通过mongodb来存储文件数据和文件元数据，兼具文档型数据库和文件系统的优势。gridfs是当前大数据潮流和复杂数据分析需求的产物。
 
简单来说，gridfs通过将文件数据和文件元数据保存在mongodb里来实现文件系统，通过复制(replication)来应对故障切换，数据集成，还可以用来做读扩展，热备份或者作为离线批处理的数据源，通过分片来实现自动切分数据，实现大数据存储和负载均衡，通过数据库对集合中文档的管理和查询(包括mapreduce)实现轻量级文件系统接口和搜索与分析。
 
gridfs的一个基本思想是可以将大文件分成很多块，每一块作为一个单独的文档存储，则有就能存储大文件了。由于mongodb支持在文档中存储二进制数据，可以最大限度减小块的存储开销。gridfs使用mongodb的复制，分片等机制来实现分布式文件存储，使用mongodb进行管理和复杂分析。
 
gridfs使用两个文档来存储文件，一个用来存储文件本身的块，另外一个用来存储分块的信息和文件的元数据，默认对应的集合分别为fs.chunks和fs.files.
 
chunks集合：
 
{
 
“_id”:,
 
“files_id”: ,
 
“n”: ,
 
“data”:
 
}
 
块集合中文档包含以下属性：chunk_id:块id。chunks.files_id:对应files集合中文档的_id。chunks.n：块的编号，由gridfs管理，从0开始。chunks.data:文件数据，是bson二进制类型。
 
chunks集合使用files_id和n作为混合索引，files集合：
 
{
 
“_id”: ,
 
“length”: ,
 
“chunksize”:,
 
“uploaddate”: ,
 
“md5”: ,
 
“filename”: ,
 
“contenttype”: ,
 
“aliases”: ,
 
“metadata”:
 
}
 
files集合中的文档包含以下属性，应用还可以创建额外任意的属性：files_id：唯一的文件表示。mongodb的默认值是bosn objectid。files.length: 文件的字节数大小。files.chunksize:每个块的大小，默认为256kb，gridfs根据这个值将文件分成多个快，files.uploaddate:gridfs第一次存储此文件的时间，类型为isodate。files.md5: 文件的md5散列值，是字符串。 files.filename：可选。人类可读的文件名。files.contenttype: 可选。合法的文件mime类型。files.aliases:可选。别名的字符串数组。files.metadata:可选。自定义存储的文件元数据。
 
可以通过mongofiles工具或者mongodb驱动程序来使用gridfs,gridfs主要提供5种操作接口：
 
list:获取文件列表
 
get:获取文件
 
put:写入文件
 
search:根据文件名搜索文件
 
delete:删除文件
 
因为gridfs文件的元数据存储在files集合中，因此gridfs可以非常方便地进行文件管理，比如根据文件名，上传时间，文件大小或者自定义的文件元数据进行查询，还可以利用mapreduce做复杂数据分析。这是gridfs把传统文件系统和数据库相结合得到的众多好处之一。
 
对比传统文件系统的优势
 
分布式：gridfs是基于mongodb的分布式文件系统，可以直接使用mongodb replication和sharding机制，数据可靠性和水平扩展性都得到保证。gridfs不产生磁盘碎片，因为mongodb分配数据文件空间时以2gb为一块。
 
mapreduce:可以进行复杂管理和查询分析。
 
索引和缓存：元数据存储在mongodb中，非常方便索引，，并且可以对文件和文件元数据进行索引，能提高系统效率。
 
checksum: gridfs会为文件产生散列值，可用于校验文件以检查完整性。
 
开发者友好：利用grid可以简化需求，减小开发成本。要是已经用了mongodb,gridfs就可以不需要使用独立文件存储架构，并且使代码和数据真正分离，方便管理。
 
其他： gridfs可以避免用于存储用户上传内容的文件系统出现的某些问题。例如，gridfs在同一个目录下防止大量的文件是没有任何问题的。gridfs不产生磁盘碎片，因为mongodb分配数据文件空间时以2gb为一块。

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