Spring Boot使用mongo的GridFS模块

Posted mengrennwpu

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Spring Boot使用mongo的GridFS模块相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

1. GridFS简介

GridFS是Mongo的一个子模块,使用GridFS可以基于MongoDB来持久存储文件。并且支持分布式应用(文件分布存储和读取)。作为MongoDB中二进制数据存储在数据库中的解决方案,通常用来处理大文件,对于MongoDB的BSON格式的数据(文档)存储有尺寸限制,最大为16M。但是在实际系统开发中,上传的图片或者文件可能尺寸会很大,此时我们可以借用GridFS来辅助管理这些文件。

GridFS不是MongoDB自身特性,只是一种将大型文件存储在MongoDB的文件规范,所有官方支持的驱动均实现了GridFS规范。GridFS制定大文件在数据库中如何处理,通过开发语言驱动来完成、通过API接口来存储检索大文件。

2. GridFS使用场景

(1) 如果您的文件系统在一个目录中存储的文件的数量有限,你可以使用GridFS存储尽可能多的文件。

(2) 当你想访问大型文件的部分信息,却不想加载整个文件到内存时,您可以使用GridFS存储文件,并读取文件部分信息,而不需要加载整个文件到内存。

(3) 当你想让你的文件和元数据自动同步并部署在多个系统和设施,你可以使用GridFS实现分布式文件存储。

3. GridFS存储原理

GridFS使用两个集合(collection)存储文件。一个集合是chunks, 用于存储文件内容的二进制数据;一个集合是files,用于存储文件的元数据。

GridFS会将两个集合放在一个普通的buket中,并且这两个集合使用buket的名字作为前缀。MongoDB的GridFs默认使用fs命名的buket存放两个文件集合。因此存储文件的两个集合分别会命名为集合fs.files ,集合fs.chunks。

当然也可以定义不同的buket名字,甚至在一个数据库中定义多个bukets,但所有的集合的名字都不得超过mongoDB命名空间的限制。

MongoDB集合的命名包括了数据库名字与集合名字,会将数据库名与集合名通过“.”分隔(eg:<database>.<collection>)。而且命名的最大长度不得超过120bytes。

当把一个文件存储到GridFS时,如果文件大于chunksize (每个chunk块大小为256KB),会先将文件按照chunk的大小分割成多个chunk块,最终将chunk块的信息存储在fs.chunks集合的多个文档中。然后将文件信息存储在fs.files集合的唯一一份文档中。其中fs.chunks集合中多个文档中的file_id字段对应fs.files集中文档”_id”字段。

读文件时,先根据查询条件在files集合中找到对应的文档,同时得到“_id”字段,再根据“_id”在chunks集合中查询所有“files_id”等于“_id”的文档。最后根据“n”字段顺序读取chunk的“data”字段数据,还原文件。

4. 存储过程

fs.files 集合存储文件的元数据,以类json格式文档形式存储。每在GridFS存储一个文件,则会在fs.files集合中对应生成一个文档。
fs.files集合中文档的存储内容如下:
技术分享图片

fs.chunks 集合存储文件文件内容的二进制数据,以类json格式文档形式存储。每在GridFS存储一个文件,GridFS就会将文件内容按照chunksize大小(chunk容量为256k)分成多个文件块,然后将文件块按照类json格式存在.chunks集合中,每个文件块对应fs.chunk集合中一个文档。一个存储文件会对应一到多个chunk文档。
fs.chunks集合中文档的存储内容如下:
技术分享图片

为了提高检索速度 MongoDB为GridFS的两个集合建立了索引。fs.files集合使用是“filename”与“uploadDate” 字段作为唯一、复合索引。fs.chunk集合使用的是“files_id”与“n”字段作为唯一、复合索引。

5. 注意事项

(1) GridFs不会自动处理md5值相同的文件,也就是说,同一个文件进行两次put命令,将会在GridFS中对应两个不同的存储,对于存储来说,这是一种浪费。对于md5相同的文件,如果想要在GridFS中只有一个存储,需要通过API进行扩展处理。

(2) MongoDB 不会释放已经占用的硬盘空间。即使删除db中的集合 MongoDB也不会释放磁盘空间。同样,如果使用GridFS存储文件,从GridFS存储中删除无用的垃圾文件,MongoDB依然不会释放磁盘空间的。这会造成磁盘一直在消耗,而无法回收利用的问题。

如何释放磁盘空间?

(1) 可以通过修复数据库来回收磁盘空间,即在mongo shell中运行db.repairDatabase()命令或者db.runCommand({ repairDatabase: 1 })命令。(此命令执行比较慢)。

使用通过修复数据库方法回收磁盘时需要注意,待修复磁盘的剩余空间必须大于等于存储数据集占用空间加上2G,否则无法完成修复。因此使用GridFS大量存储文件必须提前考虑设计磁盘回收方案,以解决mongoDB磁盘回收问题。

(2) 使用dump & restore方式,即先删除mongoDB数据库中需要清除的数据,然后使用mongodump备份数据库。备份完成后,删除MongoDB的数据库,使用Mongorestore工具恢复备份数据到数据库。

当使用db.repairDatabase()命令没有足够的磁盘剩余空间时,可以采用dump & restore方式回收磁盘资源。如果MongoDB是副本集模式,dump & restore方式可以做到对外持续服务,在不影响MongoDB正常使用下回收磁盘资源。

6. 代码示例

代码基于spring boot,主要实现GridFS的基本操作。

(1) application.properties配置如下:

spring.data.mongodb.uri=mongodb://localhost:27017/test

(2) Spring Boot的启动函数

技术分享图片
  1 package com.ws;
  2 
  3 import org.springframework.boot.SpringApplication;
  4 import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
  5 
  6 @SpringBootApplication
  7 public class Application {
  8     public static void main(String[] args) {
  9         SpringApplication.run(Application.class, args);
 10     }
 11 }
View Code

(3) Spring Boot的domain域,主要定义返回标识

技术分享图片
  1 package com.ws;
  2 
  3 public class Response {
  4     private String name;
  5 
  6     public Response(String name) {
  7         this.name = name;
  8     }
  9 
 10     public String getName() {
 11         return name;
 12     }
 13 
 14     public void setName(String name) {
 15         this.name = name;
 16     }
 17 
 18 }
View Code

(4) Spring Boot的Controller层,定义接口函数

技术分享图片
  1 package com.ws;
  2 
  3 import com.mongodb.BasicDBObject;
  4 import com.mongodb.DBObject;
  5 import com.mongodb.gridfs.GridFSDBFile;
  6 import org.apache.commons.io.IOUtils;
  7 import org.apache.log4j.Logger;
  8 import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
  9 import org.springframework.data.mongodb.core.query.Criteria;
 10 import org.springframework.data.mongodb.core.query.Query;
 11 import org.springframework.data.mongodb.gridfs.GridFsTemplate;
 12 import org.springframework.http.MediaType;
 13 import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
 14 import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMethod;
 15 import org.springframework.web.bind.annotation.RequestParam;
 16 import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
 17 import org.springframework.web.multipart.MultipartFile;
 18 
 19 import java.io.IOException;
 20 import java.io.InputStream;
 21 import java.util.Date;
 22 import java.util.List;
 23 import java.util.UUID;
 24 
 25 @RestController
 26 @RequestMapping("/api")
 27 public class GridFSApi {
 28     private static Logger LOGGER = Logger.getLogger(GridFSApi.class);
 29     @Autowired
 30     private GridFsTemplate gridFsTemplate;
 31 
 32     @RequestMapping(value = "/save", method = RequestMethod.POST, produces = MediaType.APPLICATION_JSON_VALUE)
 33     public Response save(@RequestParam(value = "file", required = true) MultipartFile file) {
 34 
 35         LOGGER.info("Saving file..");
 36         DBObject metaData = new BasicDBObject();
 37         metaData.put("createdDate", new Date());
 38 
 39         String fileName = UUID.randomUUID().toString();
 40 
 41         LOGGER.info("File Name: " + fileName);
 42 
 43         InputStream inputStream = null;
 44         try {
 45             inputStream = file.getInputStream();
 46             gridFsTemplate.store(inputStream, fileName, "image", metaData);
 47             LOGGER.info("File saved: " + fileName);
 48         } catch (IOException e) {
 49             LOGGER.error("IOException: " + e);
 50             throw new RuntimeException("System Exception while handling request");
 51         }
 52         LOGGER.info("File return: " + fileName);
 53         return new Response(fileName);
 54     }
 55 
 56     @RequestMapping(value = "/get", method = RequestMethod.GET, produces = MediaType.IMAGE_JPEG_VALUE)
 57     public byte[] get(@RequestParam(value = "fileName", required = true) String fileName) throws IOException {
 58         LOGGER.info("Getting file.." + fileName);
 59         List<GridFSDBFile> result = gridFsTemplate
 60                 .find(new Query().addCriteria(Criteria.where("filename").is(fileName)));
 61         if (result == null || result.size() == 0) {
 62             LOGGER.info("File not found" + fileName);
 63             throw new RuntimeException("No file with name: " + fileName);
 64         }
 65         LOGGER.info("File found " + fileName);
 66         return IOUtils.toByteArray(result.get(0).getInputStream());
 67     }
 68 
 69     @RequestMapping(value = "/delete", method = RequestMethod.DELETE)
 70     public void delete(@RequestParam(value = "fileName", required = true) String fileName) {
 71         LOGGER.info("Deleting file.." + fileName);
 72         gridFsTemplate.delete(new Query().addCriteria(Criteria.where("filename").is(fileName)));
 73         LOGGER.info("File deleted " + fileName);
 74     }
 75 }
 76 
View Code




以上是关于Spring Boot使用mongo的GridFS模块的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

在 MongoDB 的 spring-data 中配置 GridFS 模板

mongo gridfs 学习

使用 Spring Boot 在 Mongo 中自动扩展

使用 Mongo 模板在 Spring Boot 中过滤内部 Arraylist 项的 Mongo 查询

MongoDB--GridFS 文件存储系统

如何使用 Spring Boot 在 Mongo 中存储原始 JSON