GridFSの概要

MongoDBに保存できるドキュメントのサイズは，16Mバイトまでという制限があります。一般的なテキストデータを保存するには十分なサイズですが，巨大なテキストデータや動画などのバイナリデータを保存する用途では，16Mバイトを超える場合が出てきます。MongoDBに16Mバイト以上のファイルを保存したい場合，GridFSというインターフェースを使用します。GridFSを使用することにより，データを複数に分割（※1）して保存することが可能となります。

今回はMongoDBでサイズの大きなファイルを扱う仕組みである，GridFSについて説明します。

※1）

分割したデータはチャンクと呼ばれ，バイナリデータとしてドキュメントに保存されます。

ファイルをデータベースで管理するメリット

ところで，ファイルをデータベースで管理することでどのようなメリットがあるのでしょうか。

多くのシステムでは，画像／音声／動画などサイズの大きなバイナリファイルは，OSのファイルシステムを使って保存されています。ファイルシステムを使用すると慣れ親しんだインターフェースでファイルにアクセスできます。しかし場合によってはファイルをデータベースに保存し，管理した方が効率的なことがあります。以下にデータベースでファイルを管理するメリットを整理してみました。

メタデータの管理がしやすい

ファイルだけではなく，ファイルに関連するメタデータも一緒に管理する場合が多くあります。たとえば，ファイルサイズや作成者，作成日時などです。動画ファイルなら再生回数を管理するケースも考えられます。データベースではファイルと関連したメタデータの管理がしやすく，拡張性があります。また，メタデータを含めたバックアップも容易です。

ファイルシステムの作成数制限を受けない

OS全体でファイル数やディレクトリ数の作成数には制限があります。たとえば，ext3の場合，ディレクトリ内のサブディレクトリやファイルの数は32,000という制限が設定されています。

簡単にGridFSを使ってみる

MongoDBでGridFSを使うのに特別な設定・使用方法は必要ありません。レプリカセット・シャーディングで使用することも可能です。さっそくGridFSを使ってファイルをMongoDBに保存してみましょう。

今回は，MongoDBに標準で用意されているコマンドラインツールであるmongofilesを使用します。コマンドのオプションや詳細は次ページで説明します。

まず，1MB.fileというファイル名で保存するファイルを作成します。下の例ではファイルサイズ1MBで作成しています。

$ dd if=/dev/zero of=1MB.file bs=1M count=1

mongofiles（※2）を使用して，gridtestというデータベースに先ほど作成した1MB.fileを保存します。

$ mongofiles -v -d gridtest put 1MB.file
Wed Feb 20 15:23:27 creating new connection to:127.0.0.1:27017
Wed Feb 20 15:23:27 BackgroundJob starting: ConnectBG
Wed Feb 20 15:23:27 connected connection!
connected to: 127.0.0.1
added file: { _id: ObjectId('51246bdfa3264162c8e99716'), filename: "1MB.file", chunkSize: 262144, uploadDate: new Date(1361341409698), md5: "b6d81b360a5672d80c27430f39153e2c", length: 1048576 }
done!

上記のように表示されますと保存成功です。

※2）

mongofilesはMongoDBをインストールしたディレクトリのbin以下にあります。

コレクション構造について

Mongo ShellからGridFSのコレクションを確認してみましょう。MongoDBに接続し，gridtestデータベースを選択します。

$ mongo
> use gridtest

> show collections
fs.chunks
fs.files
system.indexes

インデックスの他に，fs.chunksとfs.filesというコレクションができています。それぞれの役割は以下のようになっています。

fs.chunks

GridFSでは，ファイルをチャンクとして一定サイズに分割して，fs.chunksコレクションに保存します。分割するファイルサイズはデフォルトでは256KBです。

fs.files

fs.filesコレクションには，ファイル名，アップロード日時，MD5ハッシュ情報，ファイルサイズなどのメタデータが保存されています。任意のメタデータを追加することも可能です。

保存されているメタデータに関しては公式ドキュメントにより詳しい情報があります。

次のページでは，GridFSの操作方法としてmongofilesとrubyドライバの2つを説明します。