云数据库 MongoDB：版本及存储引擎

云数据库MongoDB支持如下版本：

• MongoDB 7.0版本说明

• MongoDB 6.0版本说明

• MongoDB 5.0版本说明

• MongoDB 4.4版本说明

• MongoDB 4.2版本说明

• MongoDB 4.0版本说明

• MongoDB 3.4版本说明

• MongoDB 3.2

  已下线，详情请参见【通知】2月4日云数据库MongoDB版下线3.2版本，上线4.2版本。

新推出可查询加密（Queryable Encryption）和集群同步（Cluster-to-Cluster Sync）功能，并在时序集合（Time Series Collection）、变更流（Change Streams）、聚合（Aggregation）、查询（Query）、弹性和安全性方面进行了增强优化。

• 可查询加密

  允许用户从客户端加密敏感数据，将其作为完全随机的加密数据存储在数据库服务器端，并对加密数据进行丰富的查询。

  可查询加密只允许在客户端查看敏感数据的明文，在查询到达服务器端时会同时包含从KMS获取的加密密钥，然后在服务器端以密文进行查询并返回，最后在客户端利用密钥解密后以明文呈现。

• 集群同步

  推出了新的同步工具mongosync，它能支持跨任何环境（包括混合环境、Atlas、本地以及边缘环境）的数据同步（两个MongoDB实例间连续且单向的数据同步）。用户还可以实时控制和监控整个同步过程，按需启动、停止、恢复甚至反转同步。

• 时序集合

  分别从索引、查询以及排序多个方面增强了时序集合。

  • 引入二级和复合索引，以改善读取性能。

  • 引入针对时空数据的地理位置索引（Geo-Indexing），将地理信息添加到时序数据，有助于更好地分析涉及距离和位置的场景。

    场景示例：跟踪夏日冷链运输车的温度变化情况、监测特定航线上的货运船燃料消耗。

  • 优化对时序数据的last point查询，不再需要扫描整个集合后才能查询到最后一个数据点。

  • 优化对时序数据的排序，通过时间以及元数据字段上的聚簇索引（Clustered Index）和二级索引（Secondary Index）更高效地完成排序操作。

• 变更流

  推出了如下新特性以及优化项：

  • 支持查看变更前的视图（Pre-image）。

    说明

    MongoDB 6.0之前的版本仅支持查看变更后的视图，从MongoDB 6.0版本开始，支持查看变更前后的视图。前后视图的更多信息，请参见Change Streams with Document Pre- and Post-Images。

  • 支持create、createIndexes、modify和shardCollection等DDL语句，更多信息，请参见Change Events。

  • Change Events新增wallTime字段，时间戳支持多种转换和展示算子（包括$toDate、$tsSeconds和tsIncrement）以方便业务消费。

• 聚合

  推出了如下新特性以及优化项：

  • 分片集群实例支持$lookup和$graphLookup。

  • 改进$lookup对JOINS的支持。

  • 改进$graphLookup对图遍历的支持。

  • 提升$lookup性能，部分场景中性能提升可达百倍。

  说明

  $lookup和$graphLookup的更多信息，请参见$lookup (aggregation)和$graphLookup (aggregation)。

• 查询

  新增$maxN、$topN、$minN、$bottomN、$lastN和$sortArray等操作符。通过操作符可以将更多的计算从业务层下沉到数据库中，使得业务层更加轻量化。

  说明

  操作符的更多信息，请参见Aggregation Pipeline Operators。

• 弹性

  推出了如下新特性以及优化项：

  • 将数据块（Chunk）规格的默认值从64 MB调整为128 MB，有效降低了数据迁移频率以及网络和路由层的开销。

  • 支持configureCollectionBalancing命令，此命令支持的功能如下：

    • 支持为不同的分片表设置不同的数据块规格。

      示例：数据规模特别大的分片表，将数据块规格调整到256 MB。数据规模相对较小但希望在分片上分布更均匀的分片表，将数据块规格调整到64 MB或32 MB。

    • 支持主动对集合进行碎片整理。

      相较于compact命令，configureCollectionBalancing命令提供了更好的碎片整理服务，有效降低了磁盘空间占用率。

    说明

    configureCollectionBalancing命令的更多信息，请参见configureCollectionBalancing。

  • 安全性

    对客户端字段级加密（CSFLE, Client-Side Field-Level Encryption）功能进行了优化。CSFLE将支持任何符合密钥管理互通协议（KMIP，Key Management Interoperability Protocol）的密钥管理提供商，即除了基于KeyFile的本地密钥管理外，MongoDB支持通过KMIP与第三方密钥管理设备集成，为用户提供更安全的保障。

    说明

    客户端字段级加密功能被广泛应用于敏感数据的管理中，尤其是数据迁移的场景。

标志着一个新的发布周期的到来，以更快地交付新特性给到用户。

• 原生时间序列平台

  通过原生支持整个时间序列数据的生命周期（从采集、存储、查询、实时分析和可视化，到在线归档或随着数据老化自动失效），使构建和运行时间序列应用程序的速度更快、成本更低。随着MongoDB 5.0的发布，MongoDB扩展了通用的应用数据平台，使开发能够更容易地处理时间序列数据，进一步扩展其在物联网、金融分析、物流等方面的应用场景。

• 在线重新分片

  您可以在业务运行（数据不断增长）的情况下，按需改变集合的分片键（Shard key），而不需要数据库停机或在数据集合中进行复杂的迁移。您只需要在MongoDB Shell中运行reshardCollection命令，选择您需要重新分片的数据库和集合，指定新的分片键即可。

  reshardCollection: "<database>.<collection>", key: <shardkey>

  说明

  • <database>：需要重新分片的数据库名称。

  • <collection>：需要重新分片的集合名称。

  • <shardkey>：分片键的名称。

  • 当您调用reshardCollection命令时，MongoDB会克隆现有集合，然后将现有集合中所有oplog应用到新集合中，当所有oplog被使用后，MongoDB会自动切换到新集合，并在后台删除旧集合。

• 版本化API

  版本化API支持MongoDB灵活地在每个版本中为数据库添加新的功能和改进内容（以新版本兼容早期版本的方式）。当您需要改变API时，可以增加新版本的API，并与现有版本化的API在同一台服务器上同时运行。随着MongoDB版本发布的加速，版本化API能够使您更快、更轻松地使用到MongoDB最新版本的功能特性。

  版本化API定义了应用程序最常用的一组命令和参数（无论是数据库在年度重大发布还是季度快速发布期间，这些命令均不会改变）。通过将应用程序生命周期和数据库生命周期解耦，您可以将驱动程序固定在MongoDB API的特定版本上，即使数据库发生升级和改进，您的应用程序将可以继续运行数年而不需要修改代码。

• Write Concern默认Majority级别

  从MongoDB 5.0开始，Write Concern默认级别为majority，仅当写入操作被应用到Primary节点（主节点）且被持久化到大多数副本节点的日志中的时候，才会提交并返回成功，“开箱即用”地提供了更强的数据可靠性保障。

• 长时间运行的快照查询

  长时间运行的快照查询（Long-Running Snapshot Queries）增加了应用程序的通用性和弹性。您可以通过该功能运行默认时间为5分钟的查询（或将其调整为自定义持续时间），同时保持与实时事务性数据库一致的快照隔离，也可以在Secondary节点（从节点）上进行快照查询，从而在单个集群中运行不同的工作负载，并将其扩展到不同的分片上。

• 新版MongoDB Shell

  为了提供更好的用户体验，MongoDB 5.0从头开始重新设计了MongoDB Shell（mongosh），以提供一个更现代化的命令行体验，以及增强可用性的功能和强大的脚本环境。新版MongoDB Shell已经成为MongoDB平台的默认Shell。新版MongoDB Shell引入了语法高亮、智能自动完成、上下文帮助和有用的错误信息，为您创造一个直观、互动的体验。

• 版本发布调整

  从MongoDB 5.0开始，MongoDB发布的版本将分为Major Release（大版本）和Rapid Releases（快速发布版本），其中Rapid Releases作为开发版本提供下载和测试体验，但不建议用在生产环境。

针对之前版本中用户呼声最高的痛点重点进行了改进。

• Hidden Indexes

  隐藏现有的索引，保证该索引在后续的查询中不会被使用，用来观察目标低效率索引的删除是否会导致业务性能抖动，如不造成影响即可放心删除该低效率索引。

• Refinable Shard Keys

  增加一个或多个Suffix Field来改善现有的文档在Chunk上的分布问题，避免所有访问集中在某个单一分片上，分散服务器的压力。

• Compound Hashed Shard Keys

  支持在复合索引中指定单个哈希字段，在极大程度上简化业务逻辑的复杂性。

• Hedged Reads

  在分片集群实例下，支持将一个读请求同时发送给某个分片中的两个副本集成员，并选择响应最快的返回结果来恢复客户端，以实现降低请求延迟的目的。

• Streaming Replication

  主库Oplog主动流向备库，相比之前版本的备库轮询方式，节省了近一半的往返时间，提升了主备复制的性能。

• Simultaneous Indexing

  主库与备库的索引创建操作同步进行，大幅减少主备库在索引创建过程中产生的延迟，保证备库能及时访问到最新的数据。

• Mirrored Reads

  主节点会按一定的比例把读流量复制到备库上执行，保证从节点承载一定的读流量，缓解业务的访问延迟。

• Resumable Initial Sync

  在主备库全量同步过程中，提供断点续传功能，避免因网络断连而导致全量同步工作从头进行。

• Time-Based Oplog Retention

  支持自定义指定Oplog的保留时长，避免主库Oplog被清理触发全量同步。

• Union

  新增$unionWith stage用于实现类似于SQL的union all功能，增强了MongoDB的查询能力。

• Custom Aggregation Expressions

  新增$accumulator和$function用来实现自定义的Aggregation Expression，完善接口统一性和用户体验。

采用二段提交方式，保证分片集群事务的ACID特性，极大拓展了适用的业务场景。

• 分布式事务

  采用二段提交方式，保证分片集群事务的ACID特性，极大拓展了MongoDB的业务场景，实现从NoSQL到NewSQL的飞跃。

• 可重试读

  增加可重试读功能，提供弱网环境下自动重试能力，降低业务端的逻辑复杂性，保证用户业务的连续性。

• 通配符索引

  对于非确定字段，支持创建通配符索引覆盖一个文档下的多个特征字段，管理方便且使用灵活。

• 字段级加密

  驱动层面支持字段级加密，可以针对特定的敏感信息（例如账号、密码、价格、手机号等）单独加密。避免全库加密，提升业务灵活性和安全性。

• 物化视图

  通过最新的物化视图可以缓存计算结果，避免重复计算提升运行效率，减少逻辑复杂度。

更适用于金融等对事务有依赖且使用NoSQL特性的场景。

• 跨文档事务支持

  首个支持跨文档事务的NoSQL云数据库，将文档模型的速度，灵活性、功能与ACID保证相结合。

• 迁移速度提升40%

  并发的读取和写入，使得新增的Shard节点能更快地完成数据迁移以承载业务压力。

• 读性能大幅扩展

  借助事务特性，Secondary节点不再因为同步日志而阻塞读取请求。 阿里云同时在全体系版本支持多节点扩展功能，可大幅提升业务读取能力。

在性能和安全性等方面较3.2版本均有不同程度的提升。

• 更快的主备同步

  在同步数据的同时建立所有索引（以前的版本仅建立_id索引）。同时在同步数据的阶段，Secondary节点不断读取新的oplog信息，确保Secondary节点的local数据库具备足够的存储空间来存储临时数据。

• 更高效的负载均衡

  3.2及以前版本中，分片集群的负载均衡由Mongos节点负责，多个Mongos节点会抢一个分布式锁，由抢锁成功的Mongos节点执行负载均衡任务，在Shard节点间迁移块；而在3.4版本中，负载均衡由ConfigServer节点中的Primary节点负责，负载均衡的并发度和效率上均有大幅提升。

• 更丰富的aggregation操作

  在3.4版本增加了大量的aggregation操作符，可支持更强的数据分析能力。例如，bucket能便捷地对数据进行分类；$grahpLookup相较于3.2版本的$lookup能支持更复杂的关系运算；$addFields使得文档操作更丰富（例如将某些字段求和存储为新的字段）。

• 支持Sharding Zones

  分片集群里引入了Zone的概念，主要取代现在的tag-aware sharding机制，能将某些数据分配到指定的一个或多个Shard节点中，该特性极大地方便sharding cluster的跨机房部署。

• 支持Collation

  在之前的版本里，文档里存储的字符串不论是中英文还是大小写，一律按字节来对比；引入Collation后，支持对字符串的内容进行解读，可以按使用的locale进行对比，也支持在对比时忽略大小写。

• 支持只读视图（Read-only views）

  在3.4中增加了对只读视图的支持，可以将集合中满足某个查询条件的数据虚拟成一个特殊的集合，用户可以在特殊的集合上做进一步的查询操作。