為雲而生的MongoDB Atlas

多年來，各大平臺相繼意識到，光靠基於SDK連線器的本地單一資料庫，是難以構建出整套應用平臺的。因此，我們往往需要面向未來的資料庫即服務(Database-as-a-Service，DaaS)，作為雲原生的解決方案，通過API連線到各類使用者端。與此同時，針對非SQL的資料庫結構，我們創建並普及了NoSQL的相關概念。如今，市場上已有著許多基於NoSQL的資料庫，其中包括：鍵值類、文件類、柱狀、以及圖形資料庫等。雖然有CouchBase作為強有力的競爭對手，但是MongoDB仍然是目前文件類資料庫領域的佼佼者。實際上，作為一個通用的、基於文件的分散式資料庫，MongoDB就是專為雲端應用而開發構建的。

就像JDBC連線器可以協助將Java程式連線到關係型資料庫的RDBMS上一樣，目前已有多種語言和框架，為MongoDB構建了開箱即用的連線器。例如，MEAN(MongoDB、Express、AngularJS、Node.js)或MERN(MongoDB、Express、ReactJS、Node.js)棧中的一個關鍵元件—Mongoose，便可以作為NodeJS中的一個模組，並能通過npm來獲取。

在本文中，我們將重點討論服務於分散式應用和雲端資料庫的MongoDB Atlas平臺，並以例項的形式，瞭解它是如何協助開發者構建出雲原生的且快捷的應用服務棧。

MongoDB Atlas的主要功能

1. 它是一個基於雲端的純資料庫，使用者線上完成註冊後，可以獲得其大量服務。

2. 由於Atlas支援基於純API式的通訊方式，因此消費者端可以通過多種身份驗證和授權機制(如：基本的身份驗證、oAuth2等)，通過標準的REST介面，去呼叫資料庫。

3. 其GraphQL功能可以通過API進行查詢。也就是說，使用者可以通過從底層資料庫架構自動生成架構，去輕鬆地為其端點設定API。

4. 諸如NodeJS應用和Gatsby的JAMStack平臺框架，都能夠通過Atlas的連線器連線到MongoDB上。

5. 它可以通過提供多種與管理相關的服務，來治理目標資料庫。

6. 它可以通過主、備伺服器的方式，為叢集提供多(跨)區域的可用性。

7、在保留了文件資料庫核心能力的同時，它在雲服務之上增加了一個核心應用服務層—Realm，並通過提供一個名為MongoDB Stitch的框架，來整合多個消費者端(如：Web應用、fat programs、以及其他雲原生應用程式等)。它們都能夠通過該層面連線到MongoDB上，並進行資料交換。

8. 它通過被稱為「觸發器」的概念，提供基於事件的整合。也就是說，「觸發器」可以通過觸發事件，以傳遞給其他釋出者和註冊相同的消費者端。

9. 它提供了一種無伺服器的程式設計模型，可以使用Python、JavaScript等編碼語言，將程式碼片段嵌入到「功能函數」中，並使其成為功能即服務(Function-As-A-Service，FaaS)，以支援低程式碼模式(low code pattern)。

10. MongoDB可以通過電子郵件或簡訊的連線方式，與多個第三方(如，Twilio的本地連線器)進行通訊。

11. 它提供基於角色安全的資料庫訪問和管理。

12. 它能夠根據分析和報告目，去創建圖表。

開發示例

在新冠疫情的當下，我們使用MongoDB Atlas進行開發，並使用Gatsby作為JAMStack平臺，構建一個響應式的簡單Web應用程式。它可以被用來搜尋和顯示諸如：醫院病床、氧氣瓶、政府聯絡電話、以及志願者等重要資訊。所有的資料都會以協作的方式被儲存在Google Sheet中。

作為一名Gatsby新手，為了避免開發中出現繁瑣的頁面和整合，我使用了Google App Script和MongoDB Atlas，來輕鬆地選擇和構建客戶端和資料庫應用。由於Atlas帶有易於配置的叢集、集合、以及拼接服務(stitch service)，因此GraphQL在MongoDB上設定和構建整個應用程式的效率，比為自定義應用去構建樣板程式碼(boiler-plate code)，要快得多。當然，您也可以使用諸如Lambda、DynamoDB、Cognito、GraphQL API之類的服務，在AWS平臺上構建類似的應用。整個應用示例的邏輯，如下圖所示。

下面是一些關鍵性的程式碼片段。

Google Sheet的各種應用指令碼

在Google Sheet的「工具」選單或客戶端上，請點選「指令碼編輯器」，以編寫 Google應用指令碼。如果您在Google Sheet中已經完成了如下JavaScript程式碼的新增或修改，那麼請直接單擊「運行」按鈕。

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

MongoDB Atlas的開發步驟

在MongoDB中，請依次執行以下步驟：

1. 創建叢集 -> 集合。此處的集合中已儲存有資料模式(data schema)。

2. 設定訪問資料庫的角色。

3. 在Atlas的Realm空間中，編寫一個將在此集合中輸入資料的第三方服務，以作為Webhook角色，進而創建各種所需的日誌記錄和授權訪問。為了實現從Google App Script處呼叫API，我們還需要創建一個POST API，來插入相關資訊。

4. 從Atlas集合中創建一個可用於查詢資料的GraphQL API。由於GraphQL是在Atlas的Realm下被創建的，因此它將提供可選擇資料庫和集合的介面，以及生成待部署的模式，以供客戶端使用。

5. 您可以像Solr或ElasticSearch索引那樣，創建帶有集合資料的搜尋索引，以實現更快的導航。

如下是webhook的相關JavaScript程式碼段：

exports = async function(payload) {   const mongodb = context.services.get("mongodb-atlas");   const eventsdb = mongodb.db("data");   const eventscoll = eventsdb.collection("data");   const result= await eventscoll.insertOne(payload.query);   var id = result.insertedId.toString();   if(result) {     return JSON.stringify(id,false,false);      }   return { text: `Error saving` }; }

如下程式碼段則是配套的JSON文件：

_id:609d81b3c37d0e43541a0b20 location: "Kolkata" hospital: "" type: "Oxygen" commentes : "Oxygen support for patients" date: "2021-05-07" number : "91-1111111111" available_bed: "" links : ""

您可以通過創建一個Twilio帳戶，並使用Twilio服務傳送簡單的訊息簡訊(SMS)。同時，您也可以使用如下JavaScript程式碼段的功能函數(function)，來執行任務。

exports = function(changeEvent) {   const twilio = context.services.get("SendSMS");     return twilio.send({         to: "919999999999",         from: "19990009999",         body: "Hello from Realm!"     }); };

Gatsby的設定

Gatsby為初學者提供了一個非常簡單便捷的設定過程。我們可以事先通過npm的方式，下載並設定其對應的程式碼包，然後通過更改gatsby-config.js檔案，以新增MongoDB與GraphQL查詢之間的連線模組。此外，我們可以修改index.js頁面，編寫ReactJS程式碼，並使用GraphQL查詢與響應，來呈現相關資料。當然，我在查詢Gatsby是如何快取GraphQL響應時，以及每次在MongoDB的Gatsby伺服器中更改資料時，也曾遇到過GraphQL查詢資料庫的錯誤。希望您在開發的過程中，能夠避免。

gatsby-config.js 中的變更

請使用「npm install --save gatsby-source-mongodb」命令來安裝程式碼包，併為MongoDB新增以下JSON程式碼段作為插件：

{  // The name of the plugin  resolve: `gatsby-source-mongodb`,  options: {  // Name of the database and collection where are records reside  dbName: 'data',  collection: 'data',  server: {  address: 'cluster0-test-.mongodb.net',  port: 27017  },  auth: {  user: 'test',  password: 'test123'  },  extraParams: {  replicaSet: 'Main-shard-0',  ssl: true,  authSource: 'admin',  retryWrites: true  }, refetchInterval: 60,  }  }

如下JavaScipt程式碼段將各項變更反應到index.js上：

import React from "react" import { Link } from "gatsby" import { graphql } from "gatsby" import Layout from "../components/layout" const IndexPage = (props) => {  const covid19DataSet = props.data.allMongodbCovid19Covid19.edges; return (  <Layout>  <table>  <tr>  <td>Type</td>  <td>Location</td>  <td>Hospital</td>  <td>Available Bed</td>  <td>Links</td>  <td>Contact Number</td>  <td>Date of Update</td>  <td>Comments</td>  </tr>  {covid19DataSet.map(covid19Data =>  <tr>  <td>{covid19Data.node.type}</td>  <td>{covid19Data.node.location}</td>  <td>{covid19Data.node.hospital}</td>  <td>{covid19Data.node.available_bed}</td>  <td>{covid19Data.node.links}</td>  <td>{covid19Data.node.number}</td>  <td>{covid19Data.node.date}</td>  <td>{covid19Data.node.commentes}</td> </tr>  )}  </table>  </Layout> ) } export default IndexPage export const pageQuery = graphql` query MQuery {  allMongodbCovid19Covid19 {  edges {  node {  hospital  date  commentes  available_bed  links  location  number  type  }  }  } }

圖表

我們可以根據不同的分析目的，產生各種圖表。下面的柱狀圖展示了在該應用示例中，不同類型服務的可用數量。當然，其他可支援的圖表類型還有：圓形、條形、線狀、組合、區域、網格等。

除此以外，MongoDB Atlas還可以被用於許多其他類型的應用，例如將服務構建為雲原生平臺的一部分。