• MongoDB之GridFS存储文件


    1、MongoDB 的 GridFS 详细分析

    GridFS简介

    GridFS是MongoDB中的一个内置功能,可以用于存放大量小文件。

    http://www.mongodb.org/display/DOCS/GridFS

    http://www.mongodb.org/display/DOCS/GridFS+Specification

    GridFS使用

    MongoDB提供了一个命令行工具mongofiles可以来处理GridFS,在bin目录下。

    列出所有文件:

    mongofiles list

    上传一个文件:

    mongofiles put xxx.txt

    下载一个文件:

    mongofiles get xxx.txt

    查找文件:

    mongofiles search xxx    //会查找所有文件名中包含“xxx”的文件

    mongofiles list xxx //会查找所有文件名以“xxx”为前缀的文件

    参数说明:

    –d 指定数据库 ,默认是fs,Mongofiles list –d testGridfs

    -u –p 指定用户名,密码

    -h  指定主机

    -port 指定主机端口

    -c 指定集合名,默认是fs

    -t 指定文件的MIME类型,默认会忽略

    使用MongoVUE来查看,管理GridFS

    MongoVUE地址:http://www.mongovue.com/

    MongoVUE是个免费软件,但超过15天后功能受限。可以通过删除以下注册表项来解除限制:

    [HKEY_CURRENT_USERSoftwareClassesCLSID{B1159E65-821C3-21C5-CE21-34A484D54444}4FF78130]

    把这个项下的值全删掉就可以了。

    用java驱动上传下载文件:

    下载地址:https://github.com/mongodb/mongo-java-driver/downloads

    官方的文档貌似不是最新的,不过通过查看api来使用也不困骓。

    http://api.mongodb.org/java/2.7.2/

    以下代码基于mongo-2.7.3.jar

    nginx-gridfs模块的安装使用

    项目主页:https://github.com/mdirolf/nginx-gridfs

    通过nginx-gridfs,可以直接用http来访问GridFS中的文件。

    1. 安装

    安装各种依赖包:zlib,pcre,openssl

    在ubuntu下可能是以下命令:

    sudo apt-get install zlib1g-dev            //貌似sudo apt-get install zlib-dev 不能安装

    sudo apt-get install libpcre3 libpcre3-dev

    sudo apt-get install openssl libssl-dev

    安装git(略)

    用git下载nginx-gridfs的代码:

    git clone git://github.com/mdirolf/nginx-gridfs.git

        cd nginx-gridfs

        git submodule init

        git submodule update

    下载nginx:

    wget http://nginx.org/download/nginx-1.0.12.zip

    tar zxvf nginx-1.0.12.zip

    cd nginx-1.0.12

     ./configure --add-module=<nginx-gridfs的路径>

    make

    sudo make install

    如果编译出错,则在configure时加上--with-cc-opt=-Wno-error 参数。

    2. 配置nginx

    在server的配置中加上以下

       location /pics/ {

                    gridfs pics

                    field=filename

                    type=string;

                    mongo 127.0.0.1:27017;

            }

    上面的配置表示:

    数据库是pics,通过文件名filename来访问文件,filename的类型是string

    目前只支持通过id和filename来访问文件。

    启动nginx:/usr/local/nginx/sbin/nginx

    用MongoVUE把一个图片001.jpg上传到pics数据库中。

    打开:http://localhost/pics/001.jpg

    如果成功,则可以看到显示图片了。

    3. nginx-gridfs的不足

    没有实现http的range support,也就是断点续传,分片下载的功能。

    GridFS实现原理

    GridFS在数据库中,默认使用fs.chunks和fs.files来存储文件。

    其中fs.files集合存放文件的信息,fs.chunks存放文件数据。

    一个fs.files集合中的一条记录内容如下,即一个file的信息如下:

    { 
    "_id" : ObjectId("4f4608844f9b855c6c35e298"),       //唯一id,可以是用户自定义的类型
    "filename" : "CPU.txt",      //文件名
    "length" : 778,      //文件长度
    "chunkSize" : 262144,      //chunk的大小
    "uploadDate" : ISODate("2012-02-23T09:36:04.593Z"), //上传时间
    "md5" : "e2c789b036cfb3b848ae39a24e795ca6",      //文件的md5值
    "contentType" : "text/plain"      //文件的MIME类型
    "meta" : null     //文件的其它信息,默认是没有”meta”这个key,用户可以自己定义为任意BSON对象
    }

    对应的fs.chunks中的chunk如下:

    { 
    "_id" : ObjectId("4f4608844f9b855c6c35e299"),      //chunk的id
    "files_id" : ObjectId("4f4608844f9b855c6c35e298"),     //文件的id,对应fs.files中的对象,相当于fs.files集合的外键
    "n" : 0,      //文件的第几个chunk块,如果文件大于chunksize的话,会被分割成多个chunk块
    "data" : BinData(0,"QGV...")     //文件的二进制数据,这里省略了具体内容
    }

    默认chunk的大小是256K。

    public static final int DEFAULT_CHUNKSIZE = 256 * 1024;

    所以在把文件存入到GridFS过程中,如果文件大于chunksize,则把文件分割成多个chunk,再把这些chunk保存到fs.chunks中,最后再把文件信息存入到fs.files中。

    在读取文件的时候,先据查询的条件,在fs.files中找到一个合适的记录,得到“_id”的值,再据这个值到fs.chunks中查找所有“files_id”为“_id”的chunk,并按“n”排序,最后依次读取chunk中“data”对象的内容,还原成原来的文件。

    自定义Gridfs的hash函数

    尽管从理论上,无论用什么hash函数,都有可能出现hash值相同,但内容不相同的文件,但是对于GridFS默认使用的md5算法,目前已出现长度和md5值都相同但内容不一样的文件。

    如果想要自已改用其它hash算法,可以从驱动入手。因为GridFS在MongoDB中实际也只是两个普通的集合,所以完全可以自已修改驱动,替换下hash算法即可。

    目前java版的驱动比较简单,可以很容易修改实现。

    但是要注意,这样不符合GridFS的规范了。

    注意事项

    1. GridFS不自动处理md5相同的文件,对于md5相同的文件,如果想在GridFS中只有一个存储,要用户自已处理。Md5值的计算由客户端完成。

    2. 因为GridFS在上传文件过程中是先把文件数据保存到fs.chunks,最后再把文件信息保存到fs.files中,所以如果在上传文件过程中失败,有可能在fs.chunks中出现垃圾数据。这些垃圾数据可以定期清理掉。


    2、GridFS原理

    GridFS是MongoDB的一个内置功能,它提供一组文件操作的API以利用MongoDB存储文件,GridFS的基本原理是将文件保存在两个Collection中,一个保存文件索引,一个保存文件内容,文件内容按一定大小分成若干块,每一块存在一个Document中,这种方法不仅提供了文件存储,还提供了对文件相关的一些附加属性(比如MD5值,文件名等等)的存储。

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