MongoDB PHP Driver的連線處理解析

1.3版本的PHP MongoDB driver重寫了連線處理庫，和以前版本相比，在持久連線和連線池方面，都有了重大的變化。

1.2版本的連線管理

1.2版本的驅動引入了連線池，在執行任何查詢時，都會從連線池中請求一個連線，完成之後再歸還給連線池。這裡的完成是指持有該連線的變數離開了它的作用域，下面是一個示例。

最簡單的版本:

<?php
$m = new MongoClient();    // ← 從連線池請求連線
$c = $m->demo->test;
$c->insert( array( 'test' => 'yes' ) );
?>

← $m離開作用域，連線歸還給連線池

在函式中:

<?php
function doQuery()
{
        $m = new MongoClient();    // ← 從連線池請求連線
        $c = $m->demo->test;
        $c->insert( array( 'test' => 'yes' ) );
} // ← $m離開作用域，連線歸還給連線池
?>

在某些情況下，系統可能會產生大量的連線，比如在ORMs/ODMs的某個複雜結構中引用連線物件，如下例子：

<?php
for ( $i = 0; $i < 5; $i++ )
{
        $conns[] = new MongoClient();
}// ← 現在有5個連線
?>

1.3版本的連線管理

在1.3版本中，連線管理做了很大改動。每個worker程式(執行緒、PHP-FPM或Apache worker)中，驅動把連線管理和Mongo*物件分離，降低驅動的複雜度。下面以單個節點的MongoDB例項來說明驅動如何處理連線。

當一個worker程式啟動，MongoDB驅動會為之初始化連線管理器管理連線，並且預設沒有連線。

在第一個請求呼叫new MongoClient();時，驅動建立一個新連線，並且以一個雜湊值標識這個連線。這個雜湊值包括以下引數：主機名、埠，程式ID和可選的replica set名，如果是密碼驗證的連線，則還包括資料庫名、使用者名稱和密碼的雜湊值（對於密碼驗證的連線，我們後面再詳細討論）。呼叫MongoClient::getConnections()方法，可以檢視連線對應的雜湊值：

<?php
$m = new MongoClient( 'mongodb://whisky:27017/' );
var_dump( $m->getConnections()[0]['hash'] );
?>

輸出:

string(22) “whisky:27017;-;X;22835″

輸出中的”-”表示該連線不屬於某個replica set，”X”是沒有使用者名稱、資料庫和密碼時的佔位符，22835是當前程式的程式ID。

然後該連線會在連線管理器中註冊： 

在需要連線的任何時候，包括插入、刪除、更新、查詢或執行命令，驅動都會向管理器請求一個合適的連線來執行。請求連線時會用到new MongoClient()的引數和當前程式的ID。每個worker程式/執行緒，連線管理器都會有一個連線列表，而每個PHP worker同一時刻，只會執行一個請求，因此和每個MongoDB之間只需要一個連線，不斷重用，直到PHP worker終止或顯式呼叫MongoClient::close()關閉連線。

Replica sets

在存在複製集的環境中，情形有點不一樣。new MongoClient()的連線字串中，需要指定多個hosts，並標示當前正在實用複製集:

$m = new MongoClient(“mongodb://whisky:13000,whisky:13001/?replicaSet=seta”);

其中的replicaSet引數不能省略，否則驅動會認為你是準備連線三個不同的mongos程式。

在例項化時，驅動會檢查複製集的拓撲結構。下面例子的輸出，顯示在呼叫new MongoClient()之後，複製集中所有可見的資料節點都會在管理器中註冊一個連線:

<?php
$m = new MongoClient( 'mongodb://whisky:13001/?replicaSet=seta' );
foreach ( $m->getConnections() as $c )
{
    echo $c['hash'], "\n";
}
?>

輸出：

whisky:13001;seta;X;32315 whisky:13000;seta;X;32315

雖然連線字串中沒有whisky:13000節點，但是管理器中已經註冊了兩個連線：

管理器不僅包含連線的雜湊值和TCP/IP socket，還儲存哪個節點是主節點，以及每個節點的“距離”。下面的指令碼顯示了這些額外的資訊；

<?php
$m = new MongoClient( 'mongodb://whisky:13001/?replicaSet=seta' );
foreach ( $m->getConnections() as $c )
{
    echo $c['hash'], ":\n",
        " - {$c['connection']['connection_type_desc']}, ",
        "{$c['connection']['ping_ms']} ms\n";
}
?>

輸出：

whisky:13001;seta;X;5776: – SECONDARY, 1 ms whisky:13000;seta;X;5776: – PRIMARY, 0 ms

驅動把操作分為兩種型別：寫操作，包括插入、更新、刪除和命令；讀操作，包括find和findOne。預設情況下，如果沒有設定讀偏好引數，管理器會一直返回主節點的連線。讀偏好引數可以通過setSlaveOkay()設定，也可以在連線字串中設定：

$m = new MongoClient("mongodb://whisky:13000,whisky:13001/?replicaSet=seta&readPreference=secondaryPreferred");

加上這些引數後，連線字串變得特別長，因此PHP驅動允許將選項放在陣列中，作為第二個引數傳入：

$options = array(
        'replicaSet' => 'seta',
        'readPreference' => 'secondaryPreferred',
);
$m = new MongoClient("mongodb://whisky:13000,whisky:13001/", $options);

對於每個操作，驅動向管理器請求獲取一個合適的連線。對於寫操作，會一直返回主節點的連線；對於讀操作，如果輔助節點可用且“距離”不遠的話，則會返回該輔助節點的連線。

驗證的連線

如果MongoDB啟用驗證功能，那麼連線的雜湊值會包含驗證相關的雜湊值。這樣不同指令碼，使用不同的使用者名稱、密碼連線同一個MongoDB上的不同的資料庫時，能夠相互區分，而不會誤用連線。下面示例使用admin使用者名稱連線admin資料庫，然後觀察hash值的變化：

<?php
$m = new MongoClient( 'mongodb://admin:admin@whisky:27017/admin' );
var_dump( $m->getConnections()[0]['hash'] );
?>

輸出:

string(64) “whisky:27017;-;admin/admin/bda5cc70cd5c23f7ffa1fda978ecbD30;8697″

以前示例中的”X”部分已經替換為一個包含資料庫名admin、使用者名稱admin和雜湊值bda5cc70cd5c23f7ffa1fda978ecbd30，該雜湊值是根據使用者名稱、資料庫名和密碼雜湊值計算得來。

為了驗證能夠正確工作，需要在連線字串中包含資料庫名，否則會預設為admin。

在建立連線後要使用資料庫，需要先選擇該資料庫，如：

$collection = $m->demoDb->collection; $collection->findOne();

如果選擇的資料庫是連線字串中指定的資料庫，或者連線字串中的資料庫是admin，那麼一切都會正常執行。否則，驅動會建立一個新的連線，從而防止驗證被繞過，如下所示：

<?php
$m = new MongoClient( 'mongodb://user:user@whisky:27017/test' );

$db = $m->test2;
$collection = $db->collection;
var_dump( $collection->findOne() );
?>

輸出:

Fatal error: Uncaught exception ‘MongoCursorException’ with message ‘whisky:27017: unauthorized db:test2 ns:test2.collection lock type:0 client:127.0.0.1′ in …/mongo-connect-5.php.txt:6

因為我們的連線並沒有執行test2資料庫的授權驗證，因而失敗。如果我們執行驗證，就會正常執行：

<?php
$m = new MongoClient( 'mongodb://user:user@whisky:27017/test' );

$db = $m->test2;
$db->authenticate('user2', 'user2' );
$collection = $db->collection;
$collection->findOne();

foreach ( $m->getConnections() as $c )
{
    echo $c['hash'], "\n";
}
?>

輸出:

whisky:27017;-;test/user/602b672e2fdcda7b58a042aeeb034376;26983 whisky:27017;-;test2/user2/984b6b4fd6c33f49b73f026f8b47c0de;26983

現在管理器中有兩個已驗證的連線：

順便提一句，如果你開啟了E_DEPRECATED級別的錯誤提示，則會看到:

Deprecated: Function MongoDB::authenticate() is deprecated in …/mongo-connect-6.php.txt on line 5

驅動建議通過建立兩個MongoClient物件完成該類任務：

<?php
$mTest1 = new MongoClient( 'mongodb://user:user@whisky:27017/test', array( 'connect' => false ) );
$mTest2 = new MongoClient( 'mongodb://user2:user2@whisky:27017/test2', array( 'connect' => false ) );

$mTest1->test->test->findOne();
$mTest2->test2->test->findOne();

foreach ( $mTest2->getConnections() as $c )
{
    echo $c['hash'], "\n";
}
?>

單個MongoDB伺服器能支援的併發連線相當有限，如果使用PHP-FPM的話，每個worker程式有自己獨立的連線池，那麼很容易達到連線數的上限。因此，在生產環境中，不管有沒有使用複製集，都要部署mongos，然後PHP-FPM連線mongos，這樣可以減少mongod的連線數，並且PHP-FPM和mongos之間可以使用短連線(即每個請求結束時都顯式呼叫close函式關閉MongoDB連線)。