Apresentação realizada no dia 8/11/2014 no evento TchêLinux Bento Gonçalves edição 2014 - http://bento.tchelinux.org Falei sobre os conceitos de bases de dados NoSQL, cases, comparações com o modelo relacional, expressões SQL x MongoDB (orientado à documentos), instalação, recursos do MongoDB, operações via console, modelagem (abordagem embedded), driver PHP, anatomia do código PHP, CRUD (Create, Read, Update and Delete), ObjectId, operadores, segurança, persistência de objetos, tratamento de arrays (documentos aninhados), índices (performance), projeção, agregação, hospedagem, ferramentas de administração e programa de certificação.

1. Apresentação:
Ari Stopassola Junior
@stopassola

2. Ari Stopassola Junior
Bacharel em Informática com ênfase em Análise de
Sistemas pela Unisinos, cursou mestrado em Engenharia
Informática e de Computadores pelo Instituto Superior
Técnico da Universidade Técnica de Lisboa (Portugal),
perito judicial 'ad hoc' especializado em TI (mantenedor do
site PERITO.inf.br), Zend Certified Engineer (PHP 5.3) e
Zend Certified PHP Engineer (PHP 5.5) #ZEND004019,
Certified ScrumMaster pela Scrum Alliance #203613,
Microsoft Certified Professional (MCP), consultor web e PHP
evangelist.

3. Roadmap
• Conceito de bases de
dados NoSQL
• cases
• comparações com o
modelo relacional
• expressões SQL x
MongoDB (orientado à
documentos)
• instalação
• recursos do MongoDB
• operações via console
• modelagem (embedded)
• driver PHP
• anatomia do código PHP
• CRUD (Create, Read,
Update and Delete)
• ObjectId
• operadores
• segurança
• persistência de objetos
• tratamento arrays
(documentos aninhados)
• índices (performance)
• projeção
• hospedagem
• ferramentas de
administração
• programa de certificação

4. NoSQL
• Not Only SQL (poderia ser NOSQL)
• Movimento de bancos de dados não
relacionais
• Também chamados: Modelo Relacional
Não Normalizado (MRNN)
• Seria mais apropriado dizer então “No
relational” pois alguns SGBDs possuem
interface SQL, embora sejam
categorizados como NoSQL. Ex.:
OrientDB

5. Taxonomia das bases NoSQL
• Documento (XML ou JSON)
– RavenDB, CouchDB, MongoDB
• Orientado a Objetos
– Db4o
• Chave/Valor (Key/Value)
– Redis, SimpleDB, Hbase, MemcacheDB, Riak, Berkeley DB
• Tabular (inspirado no BigTable do Google)
– Cassandra (Apache), Hypertable, Hbase
• Orientado a colunas (relacionais com características
NoSQL)
– Vertica, MonetDB, LucidDB, Infobright
• Grafos (Graph)
– Neo4j, OrientDB, Titan, DEX, InfiniteGraph, InfoGrid,
HyperGraphDB
• Outros
– Chordless, Mnesia Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/NoSQL

7. Quem usa NoSQL?
• eBay (pioneiro)
• New York Times
• Foursquare
• Electronic Arts
• GitHub
• SAP
• Disney
• Twitter
“Fifteen months ago, It took two weeks to perform
ALTER TABLE on the statuses [tweets] table.”
(setembro/2010)
Fonte: http://www.mongodb.org/about/production-deployments/

8. Abordagens
ACID
• Atomic
• Consistent
• Isolated
• Durable
• Integridade
• Consistência
• Conservador
BASE
• Basic Availability
• Soft-state
• Eventual
consistency
• Tolerância
• Disponibilidade
• Agressivo
Fonte: http://www.cs.berkeley.edu/~brewer/cs262b-2004/PODC-keynote.pdf

9. • Responsável por 438 casamentos ao dia nos
EUA
• Algoritmo “Compatibility Matching System”
reduz significativamente o número de
separações
• +51 milhões de usuários
• Processa 1 bilhão de combinações de casais
• Sob RDBMS demorava 2 semanas
processando
Fonte:
http://www.mongodb.com/press/mongodb-powers-critical-eharmony-compatibility-application-processing-1-billion-matches-dail-0
http://www.mongodb.com/presentations/big-dating-eharmony

10. Base orientada a documentos
Fonte: livro “MongoDB and PHP” de Steve Francia publicado pela O’Reilly

11. Por quê?
• Sistemas Orientados à Objetos
requer ORM (Object-Relational
Mapping)
• Normalização precisa de JOINs
• Complexidade dos relacionamentos
• Problemas ao escalar:
vertical versus horizontal

12. Sharding: escalabilidade
Horizontalmente escalável
A
W
T L
Índice “C”
A
W
T L
F
Y
U
P
K
S
V
Z

13. Replica set: redundância

14. Diagrama ER do
catálogo de produtos
do Magento

15. Modelagem relacional

16. Modelagem
Orientada a
Documentos
Organização
interna

17. AMP

18. MongoDB
http://www.mongodb.org
• Nome vem da expressão huMONGOus
que significa “extremamente enorme”
• Banco de dados open source:
https://github.com/mongodb/
• Criado pela 10gen em C++, orientado a
documentos (formato JSON/BSON)
• Escalável
JavaScript Object Notation
• Schemaless (não há colunas ou tipos de
dados)

20. Expressões SQL em
MongoDB
SQL MongoDB
Database Database
Table Collection
Index Index
Row Document
Column Field
Joining Embedding & linking
Partition Shard
Fonte: “Reference Cards for MongoDB”

21. Hierarquia
• Bancos de dados armazenam coleções
• Coleções possuem documentos
• No contexto PHP, documentos são arrays
multidimensionais
• Do ponto de vista do MongoDB, são
estruturas em JSON: Imagem extraída de: http://habrahabr.ru/post/156633

22. Ready, set…
GO!

23. Instalação manual: OSX e Linux
1) Baixe o binário do MongoDB em http://www.mongodb.org/downloads
Descompacte o arquivo mongodb-osx-x86_64-2.x.x.tgz
2) Renomeie o diretório (resultado da descompactação) para um nome mais
apropriada. Ex.: mongodb
3) Abra o terminal e adicione ao final do arquivo /etc/paths o caminho:
sudo vim /etc/paths
Adicione a linha (de acordo com o diretório onde o MongoDB se encontra).
Ex.: /Users/ari/mongodb/bin
echo "export PATH=$PATH:/Users/ari/mongodb/bin" > ~/.bash_profile
4) Crie diretórios para armazenar as bases. O binário disponibilizado pela
10gen prevê que a base ficará na raiz do sistema operacional:
sudo mkdir -p /data/db/
sudo chown `id -u` /data/db
5) Inicie o serviço (deamon):
./mongod &
sudo ./mongod & (dependendo das permissões de usuário)
6) Abra a console do MongoDB e realize um teste:
mongo
> db.passeios.save( { a : 1 } )
> db.passeios.find()
Método alternativo ao passo 3

24. Instalação: Windows
• Download (certifique-se da arquitetura: 32 ou
64bit)
• Descomprimir no C:mongodb-win32-i386-2.x.x
• Renomear a pasta para C:mongodb
• Abra o terminal como usuário Administrador
• Crie o diretório c:datadb
cd ....
md data
md datadb
• Execute o deamon do MongoDB:
c:mongodbbinmongod.exe
• Em outra console execute o client:
c:mongodbbinmongo.exe
Fonte: http://docs.mongodb.org/manual/tutorial/install-mongodb-on-windows/

25. Driver para PHP
https://github.com/mongodb/mongo-php-driver
• Mantido por Derick Rethans (autor do
xDebug e vários outros projetos
significativos):
http://derickrethans.nl
• http://docs.mongodb.org/ecosystem/drivers/p
hp/
Foto: http://steve.maraspin.net/photo/gallery/conferences/2012-phpday-verona-italy/

26. Instalação do driver PHP para mongoDB
http://pecl.php.net/package/mongo
# sudo pecl install mongo
http://soupforthegirlysoul.blogspot.com.br/2012/03/sunday-smiles-optimism-opportunists-and.html
Adicione a linha extension=mongo.so no php.ini

27. Habilite a extensão PHP no
ZendServer CE

28. Verifique se o módulo foi
habilitado: phpinfo()

29. Documentação antiga
• A partir da versão 1.3.0 do driver, Derick
Rethans mudou o nome da classe de
Mongo para MongoClient
• Mais detalhes no post institulado
“Mongo is dead, long live
MongoClient”:http://derickrethans.nl/mong
oclient.html

30. phpMoAdmin
1. Acesse:
http://www.phpmoadmin.com/
2. Faça o download do phpmoadmin.zip,
descomprima e copie o script
moadmin.php para a raiz do Apache –
coloque uma autenticação (caso deseje)

31. Anatomia do código PHP
<?php
$conexao = new MongoClient();
$db = $conexao->nomebase;
$clientes = array(
'nome' => "Ari Stopassola Junior",
'endereco'=> "Estrada do Carazal, 3744",
'cidade' => "Gramado"
);
$colecao = $db->clientes;
$colecao->insert($clientes);
$elementos = $colecao->find( array('cidade' => 'Gramado'));
foreach ($elementos as $obj) {
echo $obj['endereco']."<br>";
}
?>

32. Conexão
//Conecta em localhost:27017
$conexao = new MongoClient();
//Conecta no host remoto na porta default
$conexao = new MongoClient("200.248.240.62");
//Host remoto na porta especificada
$conexao = new MongoClient("exemplo.com:65432");
$conexao = new MongoClient("localhost:27017",
array("username" => "root", "password" =>
"senha"));

33. Conexão (mais elegante)
try {
$conexao = new MongoClient();
}
catch (MongoConnectionException $e){
die($e->getMessage());
}

34. Base de dados
$db = $conexao->nomebase;
//Formato alternativo
$db = $conexao->selectDB('nomebase');
ATENÇÃO: se a base não existir, ela será
criada, portanto certifique-se bem do nome da
base.

35. Coleção
//Faz referência a coleção
$colecao = $db->clientes;
//Formato direto, partindo da conexão
$colecao = $conexao->nomebase->clientes;
//Formato alternativo
$colecao = $db->selectCollection('clientes');

36. Inserção
Documento == Array PHP
$clientes = array(
'nome' => "Ari Stopassola Junior",
'endereco'=> "Estrada do Carazal, 3744",
'cidade' => "Gramado",
'UF' => "Rio Grande do Sul",
'CEP' => "95670-000"
);
$colecao->insert($clientes);

37. Inserção: documento dentro de
documento
$passeio = array(
"nome" => "Raízes Coloniais",
"valor" => 90,
"opcionais” => array("almoco" => true, "transfer" => true),
"observacoes" => "Senhor obeso, portanto reserve dois assentos",
"data" => new MongoDate()
);
db.passeios.insert({
"nome": "Itaimbezinho",
"valor": 120,
"opcionais": [
{
"almoco": false,
"transfer": true,
"observacoes": "Vai a família toda"
}
],
"observacoes": "já foi pago",
"data": new Date()
})
Sob o ponto de vista relacional,
não seria possível inserir um
array no campo “opcionais”.
Seria necessário uma nova
tabela (provavelmente até uma
terceira tabela, dependendo do
nível de normalização) para que
isso fosse viável – sendo
imprescindível o uso de JOINS

39. Dot notation
db.voucher.find({
'pacotes.passeios.nome': "Tour Uva e Vinho”})

40. batchInsert
$anuncios[] = array(
'nome' => 'iPod',
'modelo' => 'Touch',
'capacidade' => '16Gb',
);
$anuncios[] = array(
'nome' => 'Airport Express',
'specs' => array('AirPlay', 'dual band')
);
$anuncios[] = array(
'nome' => 'iBook',
'modelo' => 'Clamshell',
'CPU' => 'G3 366 Mhz',
'specs' => array('Airport', 'fonte YoYo')
);
$colecao->batchInsert($anuncios);

41. Consulta
//Busca TODOS
$elementos = $colecao->find();
foreach ($elementos as $objeto) {
echo $objeto['endereco']."n";
}
//Filtra por alguma característica
$elementos = $colecao->find(array('cidade' => 'Gramado'));

42. find versus findone
findone retorna um objeto do tipo MongoId
print_r($resultado);
http://php.net/manual/pt_BR/class.mongoid.php
find retorna um objeto do tipo MongoCursor
requer iteração
foreach($resultado as $item) {
print_r($item);
}
http://php.net/manual/pt_BR/class.mongocursor.php

43. ObjectId
(equivalente a PK)
• Cada documento (registro) recebe um
código único e imutável, chamado
ObjectId
• Esse identificador baseia-se no momento
em que a inserção foi realizada, em
conjunto com o nome do host,
concatenado ao PID (process ID) do
>s edbrv.pidaosrs eei ousm.f ninúdm()e[r0o] aleatório
> db.passeios.find()[0]._id
> db.passeios.find()[0]._id.getTimestamp()
ISODate("2013-06-07T20:07:26Z")

44. ObjectID
✓
$id = new MongoId('54526904b7f83ac71d0041a7');
$resultado = $colecao->findone(array('_id' => $id));
print_r($resultado);
✗
$id = '54526904b7f83ac71d0041a7';
$resultado = $colecao->findone(array('_id' => $id));
print_r($resultado);

45. Como referenciar um ObjectId
> new ObjectId
ObjectId("51b278e1fc431ab4f7484cd7")
Atenção: ObjectId é um objeto e não uma
string
Como trabalhar esse ID numa URL? Ex.:
www.site.com.br/conteudo.php?id=51b278e1fc431ab4f748
4cd7
ou (via mod_rewrite)

46. Uso do $ nos operadores
✓
✗
$c->find(array('dist' => array('$lt' => 40)));
$c->find(array("dist" => array("$lt" => 40)));
Para mudar esse comportamento, edite a seguinte cláusula no php.mongo.cmd = ":"
$c->find(array("dist" => array(":lt" => 40)));

47. Segurança: SQL Injection
• SQL
– todas as operações (select, delete, drop
etc) são passadas ao banco de dados como
string, através do método query
– SQL aceita múltiplos comandos na mesma
requisição, delimitado por ponto-e-vírgula
• mongoDB
– cada operação tem um método distinto

48. • Cenário:
Request Injection
– http://url/script.php?usuario=ari
$c->find(array("usr" => $_GET['usuario']));
• Ataque:
– http://url/script.php?usuario[$ne]=ninja
– PHP converte automaticamente essa string num array:
$c->find(array("usr" => array('$ne'=>'ninja')));
• Resultado: busca todos os usuário exceto o
ninja (decorrente do operador $ne – not equal)
• Contra-medida
– faça casting para string através de serialize,
http_build_query, implode etc.

49. Persistência de Objeto
<?php
$conexao= new MongoClient();
$db = $conexao->agencia;
$passeio = new stdClass();
$passeio->nome = 'Tour Nova Petropolis';
$passeio->valor = 140;
$colecao = $db->passeios;
$colecao->insert($passeio);
$conexao = null;
?>

50. class Clientes{
public $nome;
public $trocas;
public function __construct($n, array $trocas){
$this->nome = $n;
$this->trocas = $trocas;
}
}
class Imoveis{
public $nome;
public $endereco;
public $reservado;
public function __construct($n, $e){
$this->nome = $n;
$this->endereco = $e;
$this->reservado = true;
}
}
class Trocas{
public $dia;
public $imovel;
public function __construct(DateTime $d, Imoveis $i){
$this->dia = $d;
$this->imovel = $i;
}
}

51. $imovel1 = new Imoveis("Cabana Carazal", "Estrada carazal, 3744");
$trocas[] = new Trocas(new DateTime, $imovel1);
$imovel2 = new Imoveis("Apto Vale do Bosque", "Condomínio vale");
$trocas[] = new Trocas(new DateTime, $imovel2);
$cliente = new Clientes("Ana Zago", $trocas);
$colecao->insert($cliente);

52. Paginação
$elementos = $c->find()->limit(2);
$elementos = $c->find()->skip(3);
//1 é ascendente e -1 descendente
$elementos = $c->find()->sort(array("nome" => 1));
$elementos = $c->find()->sort(array("cidade" => -1));
//Operações pré e pós consulta
$elementos = $c->find();
$elementos->sort(array("cidade" => -1, "nome" => 1));

53. Paginação: encadeando
$e = $c->find()->limit(2)->skip(1)->sort(array('nome'=>-1));
foreach($e as $item){
print_r($item);
}

54. What’s happening?
• Não criamos a base de dados
• Não utilizamos as cláusulas SQL: CREATE
TABLE, auto_increment, PRIMARY
KEY, INDEX etc
• Não utilizamos ALTER TABLE para
adicionar novos campos
• Não foi necessário aplicar JOINS entre
entidades
• Nada de PDO, ORM ou bibliotecas externas

55. Teorema de Brewer
• Em 2000 Eric Brewer definiu a equação
CAP
• Só pode escolher DUAS (das três
• Consistência: clientes
disponíveis)
enxergam os dados de
forma idêntica
• Disponibilidade: toda
operação tem uma resposta
• Partição: sistema continua
operante mesmo
enfrentado particionamento
Fonte: http://dbpedias.com/wiki/NoSQL:Consistency_Models_in_Non-Relational_Databases

56. mongoDB é fully consistent
• Realiza operações atômicas no
documento
• Por natureza, dados são agrupados em
um único documento
• No entanto é suficiente e atende aos
requisitos ACID
• Base relacional requer transações (para
garantir ACID) pois representa os dados
em diferentes tabelas

57. Fire and forget it
ACID x BASE
• Inserção assíncrona – comportamento
padrão:
$colecao->insert($clientes);
–Não bloqueia o script enquanto a instrução
não tenha sido efetivada
–Melhora a performance da aplicação (não
a do banco)
• Inserção síncrona (modelo tradicional):
$colecao->insert($clientes,
array('safe'=>true));
– Aceito em insert, update, remove e save

58. Update
• Dois métodos
– Substituição (de tudo)
– Modificação (somente daquilo que se deseja)

59. ATENÇÃO: update por substituição
de array PHP pelo documento inteiro
Use
'$push'

60. Update in place
• Operador $set é atômico e mais eficiente, portanto evite a
$colecao->update(
array( '_id' => new MongoId('4fb69113550a6bdd02000000') ),
array( '$set' => array( 'UF' => 'Pernambuco', 'CEP' => '50710-090'))
);
Operador $set muda
ou adiciona elementos
$colecao->update(
array( '_id' => new MongoId('4fb69113550a6bdd02000000') ),
array( array( 'UF' => 'Pernambuco' , 'CEP' => '50710-090'))
);
Sobrescreve TODO o
documento
Diferente de (string)” 4fb69113550a6bdd02000000”
✓
✗
abordagem de manipular o array via PHP
• Primeiro parâmetro é o critério – nesse caso o ID do documento

61. update – adicionando campos
aninhados
$colecao->update(
array( '_id' => new MongoId('4fb69113550a6bdd02000000') ),
array( '$set' => array( 'proximo' =>
array( 'Banco Itaú', 'Carrefour', 'PanVel', 'Marista')
)
)
);

62. Adicionando (append)
$colecao->update(
array( '_id' => new MongoId('4fb69113550a6bdd02000000') ),
array( '$push'=> array( 'proximo' => 'Academia de ginastica'))
);

63. Método save
• save é um wrapper para os métodos
insert e update
• Se passar um objeto _id ele edita o
registro através do update
• Caso não passe, ele insere como um
novo documento através do método
insert

64. save (agindo como update)
$anuncio = array(
'nome' => 'MacBook',
'modelo' => 'Pro',
'tela' => '13"',
'tela_tipo' => 'retina',
'memoria' => '8Gb',
'HD' => '128Gb SSD',
'assessorios' => array('Fonte MagSafe original')
);
$colecao->save($anuncio); //Cria e gera _id 54526904b7f83ac71d0041a7
$anuncio = array(
'_id' => new MongoId('54526904b7f83ac71d0041a7'),
'nome' => 'MacBook',
'modelo' => 'Pro',
'tela' => '13"',
'tela_tipo' => 'retina',
'CPU' => "2.5 GHz Intel Core i5",
'memoria' => '8Gb',
'HD' => '500Gb Sata',
'specs' => array('bateria 8h', 'iSigh', 'thunderbolt'),
'assessorios' => array('Fonte MagSafe original')
);
$colecao->save($anuncio); //Sobrescreve

65. Excluíndo
$colecao->remove(array
('_id' => new MongoId('545280bab7f83ac71d0041a9')
));
$passeios->remove(array("nome" => "Uva e Vinho"),
array("justOne" => true));
http://php.net/manual/pt_BR/mongocollection.remove.php

66. Trabalhando com arrays: $in,
$nin e $all
$cursor = $colecao->find(
array('assessorios' =>
array('$in' =>
array('caixa original')
)
)
);
foreach($cursor as $doc){
print_r($doc);
}

67. ATENÇÃO: excluíndo sem critério
$colecao->remove();
$colecao->drop();

68. Índices
$criterio = array('num' => array('$gt' => 50000, '$lt' =>
500002));
print_r($c->find($criterio)->explain());

69. Índices: adicionando
$c->ensureindex(array('num' => 1));

70. Operadores de comparação
Operador Significado
$gt Greater than (maior que)
$gte Greater than equal (maior igual)
$in In (existe em)
$lt Less then (menor que)
$lte Less then equal (menor igual)
$ne Not equal (diferente)
$nin Not in (não existe em)
db.passeios.find({distancia: {$gte:100}})

71. Operadores de avaliação:
Expressões Regulares
$where = array('nome' => array(
'$regex' => new MongoRegex("/ari/i")));
$cursor = $colecao->find($where);
foreach($cursor as $item){
print_r($item);
}
Flag Significado
i case insensitive
m multiline
x can contain comments
l locale
s dotall, "." matches everything, including newlines
u match unicode

72. Projeção
Especifica quais campos serão retornados. Sintaxe:
find({critério},{projeção})
$projecao = array( "_id" => false,
"nome" => true,
"passeio" => true);
$where = array('nome'=>
array('$regex' => new MongoRegex("/ari/i")));
$cursor = $colecao->find($where, $projecao);
foreach($cursor as $item){
print_r($item);
}

73. ALERTA: (Projeção)
$proj = array( "_id" => false,
"nome" => true,
"passeio" => true,
"rg" => false,
"datahora" => false);
Fatal error: Uncaught exception
'MongoCursorException' with message
'servidor:27017: Can't canonicalize
query: BadValue Projection cannot have a
mix of inclusion and exclusion.'…
O único campo que permite omitir é o _id
✗

74. Tenho como hospedar?
1
2
3

75. Ferramentas de administração
http://docs.mongodb.org/ecosystem/tools/administration-interfaces/
• Fang of Mongo
https://github.com/Fiedzia/Fang-of-
Mongo
• Umongo
http://edgytech.com/umongo/
• MongoHub
http://mongohub.todayclose.com/
• RockMongo
• Genghis
• Mongobird
• RoboMongo
• MongoVUE
http://www.mongovue.com
• Opricot
https://github.com/argon/Opricot-
MongoConsole
• MongoVision
https://code.google.com/p/mong
o-vision/
mongoOWL
http://mongoowl.citsoft.ne
t

76. Vasta bibliografia…

77. Programa de certificação
• C100DBA
MongoDB Certified DBA Associate Exam
• C100DEV
MongoDB Certified Developer Associate
Exam
• 90 minutos de duração
• US$ 150
• UMA "recuperação" gratuita, caso reprove

78. Referências
• http://nosql-database.org/
• http://www.php.net/manual/en/mongo.tutor
ial.php
• https://mongolab.com
• Learning MongoDB – Tuts+
http://code.tutsplus.com/courses/learning-mongodb
• Curso da Infinite Skills com Doug Bierer
http://www.infiniteskills.com/training/learnin
g-mongodb.html

79. Contatos
E-mail:
arijunior@gmail.com
Twitter: @stopassola
Skype: stopassola
LinkedIn:
http://pt.linkedin.com/in/stopassola
Facebook:
http://www.facebook.com/arijunior
Sites:
http://www.perito.inf.br
http://www.rumoacertificacaophp.co
m