MongoDB: Save Files Using GridFS

過去我們在使用File System，我們必須自己處理備份、複製、擴充的問題；如今我們可以我們可以使用MongoDB作為File DB，它可以利用Replica和Sharing的機制幫助我們解決備份、複製、動態擴充、分散式儲存、自動平衡、故障回復的問題，且效能優於RDBMS。若真要說MongoDB這類NoSql的缺點就是它不能處理Transaction。

在MongoDB中對大於16MB BSON Document(如：圖片、音頻、影片等)是使用GridFS的方式做儲存。 GridFS是一種在MongoDB中存儲大二進製文件的機制，GridFS 會將文件分割成多個Chunk(預設256 KB)，而GridFS使用fs.files和fs.chunks等兩個Collection來存儲檔案資料，其中fs.files負責存放文件的名稱、大小、上傳的時間等資訊，而fs.chunks則是負責存放經過分割後的Chunks，其優點是透過分割儲存的方式能夠快速讀取檔案中任何的片段。

fs.files Collection

{
  "_id" : , // 檔案的Unique ID
  "filename": data_string, //檔案名稱
  "length" : data_number, // 檔案大小
  "chunkSize" : data_number, // chunk大小，預設256k
  "uploadDate" : data_date, // 儲存時間
  "md5" : data_string //檔案的md5值
}

fs.chunks Collection

{
  "_id" : , // 檔案chunk的Unique ID
  "files_id" : , //對應檔案的Unique ID
  "n" : chunk_number, // 檔案chunk的數量
  "data" : data_binary, // 以二進為儲存檔案
}

在下面例子，我們將簡單地示範使用.NET MongoDB Driver來存取與操作MongoDB的GridFS。
1. 首先，至NuGet安裝MongoDB的相關套件。

  <package id="MongoDB.Bson" targetframework="net45" version="2.7.0">
  <package id="MongoDB.Driver" targetframework="net45" version="2.7.0">
  <package id="MongoDB.Driver.Core" targetframework="net45" version="2.7.0">
  <package id="MongoDB.Driver.GridFS" targetframework="net45" version="2.7.0">

2. 接著使用MongoClient和IMongoDatabase連接MongoDB的資料庫。
3. 最後建立GridFSBucket以便操作GridFS，如呼叫UploadFromBytes、DownloadAsBytes等方法，執行檔案上傳與下載的作業。

    public class FileInfo
    {
        public string Name { get; set; }
        public byte[] Binary { get; set; }
    }        

    public class MongoDB_FileStorage
    {
        private MongoClient _Conn =null;
        private IMongoDatabase _DB = null;
        public MongoDB_FileStorage(string connString, string databaseName) {
            this._Conn = new MongoClient(connString);
            this._DB = this._Conn.GetDatabase(databaseName);
        }
        public string UploadFile(FileInfo file)
        {
            GridFSBucket gridFS = new GridFSBucket(this._DB);
            return gridFS.UploadFromBytes(file.Name, file.Binary).ToString();
        }

        public FileInfo DownloadFile(string fileId)
        {
            GridFSBucket gridFS = new GridFSBucket(this._DB);
            string fileName = gridFS.Find(Builders.Filter.Eq(x => x.Id, new ObjectId(fileId))).FirstOrDefault().Filename;
            FileInfo file = new FileInfo
            {
                Name = fileName,
                Binary = gridFS.DownloadAsBytes(new ObjectId(fileId))
            };
            return file;
        }
    }