1. MongoDB.Driver技术栈简介

MongoDB作为NoSQL数据库的典型代表，其C#官方驱动库MongoDB.Driver为开发者提供了便捷的操作接口。该库支持：

  • 异步/同步操作模式
  • LINQ查询表达式
  • 完善的BSON类型映射
  • 连接池自动管理
  • TLS/SSL加密通信

技术栈版本说明：

  • .NET Framework 4.7.2+ / .NET Core 3.1+
  • MongoDB.Driver 2.19+（本文示例使用2.19.1）
  • MongoDB Server 5.0+

2. 基础环境配置

2.1 NuGet包安装

Install-Package MongoDB.Driver -Version 2.19.1

2.2 连接字符串解析

标准格式：

mongodb://[username:password@]host1[:port1][,...hostN[:portN]][/[database][?options]]

关键参数说明：

var connectionString = "mongodb://user123:pass456@dbserver1:27017,dbserver2:27017/mydb?" +
    "replicaSet=myReplicaSet&" +
    "readPreference=secondaryPreferred&" +
    "maxPoolSize=50&" +
    "ssl=true";

3. 核心连接示例

3.1 基础连接示例

using MongoDB.Driver;

// 示例1：单节点基础连接
var client = new MongoClient("mongodb://localhost:27017");
var database = client.GetDatabase("testDB");
var collection = database.GetCollection<BsonDocument>("users");

// 执行查询验证连接
var filter = Builders<BsonDocument>.Filter.Empty;
var firstDoc = collection.Find(filter).FirstOrDefault();
Console.WriteLine($"连接验证成功，首条记录ID：{firstDoc["_id"]}");

3.2 集群连接配置

// 示例2：副本集连接配置
var settings = new MongoClientSettings {
    Servers = new[] {
        new MongoServerAddress("node1.mongo.com", 27017),
        new MongoServerAddress("node2.mongo.com", 27018),
        new MongoServerAddress("node3.mongo.com", 27019)
    },
    ConnectionMode = ConnectionMode.ReplicaSet,
    ReplicaSetName = "myReplicaSet",
    ReadPreference = ReadPreference.SecondaryPreferred,
    MaxConnectionPoolSize = 100,
    SocketTimeout = TimeSpan.FromSeconds(30)
};

var client = new MongoClient(settings);

4. 高级配置实践

4.1 连接池优化

var settings = new MongoClientSettings {
    // 设置连接池参数
    MaxConnectionPoolSize = 200,          // 最大连接数
    MinConnectionPoolSize = 50,           // 最小保持连接数
    MaxConnectionIdleTime = TimeSpan.FromMinutes(5), // 空闲超时
    MaxConnectionLifeTime = TimeSpan.FromHours(1)    // 连接生命周期
};

// 验证连接池状态
var server = client.Cluster.Description.Servers.First();
Console.WriteLine($"当前活跃连接数：{server.HeartbeatException}");

4.2 认证配置

// 示例3：SCRAM-SHA-256认证
var credential = MongoCredential.CreateCredential(
    databaseName: "admin", 
    username: "adminUser", 
    password: "securePassword");

var settings = new MongoClientSettings {
    Credential = credential,
    Server = new MongoServerAddress("auth.mongo.com", 27017)
};

4.3 SSL/TLS加密

// 示例4：启用SSL连接
var settings = new MongoClientSettings {
    UseTls = true,
    SslSettings = new SslSettings {
        CheckCertificateRevocation = false,
        ServerCertificateValidationCallback = 
            (sender, cert, chain, errors) => true  // 生产环境应验证证书
    }
};

5. BSON序列化

public class UserProfile {
    [BsonId]
    public ObjectId Id { get; set; }
    
    [BsonElement("username")]
    public string UserName { get; set; }
    
    [BsonDateTimeOptions(Kind = DateTimeKind.Local)]
    public DateTime CreatedAt { get; set; }
}

// 类型化集合操作
var typedCollection = database.GetCollection<UserProfile>("users");
var filter = Builders<UserProfile>.Filter.Eq(u => u.UserName, "john_doe");
var user = await typedCollection.Find(filter).FirstOrDefaultAsync();

6. 应用场景分析

6.1 适用场景

  • 实时数据分析系统（高吞吐量）
  • 物联网设备日志存储（灵活Schema）
  • 用户行为轨迹跟踪（JSON文档存储）
  • 内容管理系统（动态字段需求）

6.2 不适用场景

  • 强事务性系统（虽然4.0+支持事务，但性能受影响）
  • 复杂关联查询（相比关系型数据库效率较低）
  • 严格的数据一致性要求（最终一致性模型）

7. 技术优缺点对比

7.1 优势亮点

  • 原生JSON支持提升开发效率
  • 横向扩展能力优异（分片集群）
  • 灵活的Schema设计
  • 聚合管道功能强大

7.2 潜在局限

  • 内存消耗较高（WiredTiger引擎）
  • 缺少标准SQL支持
  • 索引类型相对有限
  • 地理分布集群的运维复杂度

8. 关键注意事项

  1. 连接泄漏防范
// 正确释放资源示例
using (var cursor = await collection.FindAsync(filter)) {
    while (await cursor.MoveNextAsync()) {
        foreach (var doc in cursor.Current) {
            // 数据处理逻辑
        }
    }
}
  1. 重试策略配置
var settings = new MongoClientSettings {
    RetryReads = true,
    RetryWrites = true,
    ServerSelectionTimeout = TimeSpan.FromSeconds(15)
};
  1. 监控指标采集
var cluster = client.Cluster;
cluster.DescriptionChanged += (sender, args) => {
    Console.WriteLine($"集群状态变更：{args.NewDescription.State}");
};

9. 开发实践总结

通过合理配置MongoDB.Driver，开发者可以：

  • 实现每秒数万级的操作吞吐
  • 构建99.95%可用性的数据服务
  • 支持TB级数据量的存储需求
  • 保持平均5ms以下的查询延迟

典型性能指标参考：

  • 连接建立耗时：<50ms（局域网环境）
  • 单次查询延迟：1-5ms（索引命中时）
  • 批量插入速度：10,000+ docs/sec（普通机械硬盘）