Technische Administration und Betrieb von MongoDB Schulung

Modul 1: Einführung und MongoDB-Architektur (4 Std.)

Inhalt:

• Geschichte und Ökosystem von MongoDB
• Typische Anwendungsfälle, Vor- und Nachteile
• Allgemeine Architektur: Instanzen, Prozesse und Konfiguration

Praxis:

• Interaktive Erkundung: Verbindung über Mongo Shell/CLI
• Erstellung einer Beispiel-Datenbank und -Sammlung

Modul 2: Installation und Erstkonfiguration (6 Std.)

Inhalt:

• Hardware- und Ressourcenanforderungen
• Installation unter Linux (deb/rpm), Windows und macOS
• YAML-Konfigurationsdateien (mongod.conf): dataDir, logDir, bindIp, Port
• Startoptionen und systemd/Service-Verwaltung

Praxis:

• Bereitstellung von Instanzen auf lokalen VMs oder Docker-Containern
• Anpassung der Konfiguration für Entwicklung vs. Produktivbetrieb
• Überprüfung der sicheren Remote-Konnektivität

Modul 3: Datenmodellierung und Grundoperationen (5 Std.)

Inhalt:

• BSON-Dokumente, Sammlungen, Datenbanken
• Modellierung: Einbettung vs. Verweisung; Daten-Design-Patterns
• Grundlagenindizes (früher eingeführt)
• Operationen mit Mongo Shell und Skriptbeispiele mit Treibern

Praxis:

• Modellierung eines Anwendungsfalls: Inventar- oder Abrechnungssystem
• Implementierung von CRUD-Operationen
• Schemavalidierung unter Verwendung von JSON Schema in MongoDB

Modul 4: Indizes und Leistung (4 Std.)

Inhalt:

• Einfache, zusammengesetzte, Multikey-, Text- und Geospatial-Indizes
• Nutzung von explain() und Analyse der Metriken
• Auswirkung von Indizes auf Schreibleistung und Speicher

Praxis:

• Erstellung von Sammlungen mit Testdaten
• Testen von Abfragen mit und ohne Indizes; Interpretieren von explain()
• Anpassung der Indizes basierend auf Zugriffsmustern

Modul 5: Sicherheit (5 Std.)

Inhalt:

• Authentifizierungsmechanismen: SCRAM, LDAP/Kerberos (Einführung)
• Erstellung von Benutzern und benutzerdefinierten Rollen
• TLS/SSL zwischen Clients und Servern
• Verschlüsselung der ruhenden Daten: Schlüsselkonfiguration
• Basis-Audit-Logging

Praxis:

• Erstellung von Benutzern mit minimalen Berechtigungen
• Konfiguration von TLS in lokalen Instanzen
• Überprüfung unberechtigter Zugriffe und Überprüfung der Audit-Logs

Modul 6: Replikation und Hochverfügbarkeit (6 Std.)

Inhalt:

• Konzepte der Replikation: Primärknoten, Sekundärknoten, Oplog
• Konfiguration von Replica Sets: Initiiierung, Mitgliedschaft, Arbitrage
• Überwachung des Status und von Wahlen
• Wartung: Hinzufügen/Entfernen von Mitgliedern, Neuzuweisung von Prioritäten

Praxis:

• Bereitstellung eines Replica Sets mit drei Knoten (lokal oder auf VMs)
• Simulieren eines Ausfalls des Primärknotens und Beobachten des Failovers
• Wiederaufbau von Sekundärknoten und Wiederherstellen der Replikate

Modul 7: Sharding und horizontale Skalierbarkeit (6 Std.)

Inhalt:

• Konzepte des Shardings: Shard-Key, Konfigurations-Server, mongos-Router
• Auswahl des Shard-Keys und damit verbundene Risiken
• Bereitstellung von Konfigurations-Servern, Shards und mongos
• Neuabwägung (Rebalancing) und Chunk-Migration

Praxis:

• Konfiguration eines einfachen geshardeten Clusters
• Einfügen großer Datenmengen und Beobachten der Verteilung
• Vornehmen von Änderungen am Shard-Key und Verständnis der Einschränkungen

Modul 8: Sicherung, Wiederherstellung und Disaster Recovery (4 Std.)

Inhalt:

• Nativ-Tools: mongodump/mongorestore, Dateisystem-Snapshots
• Sicherungen in Replica Sets und geshardeten Clustern
• Basisnutzung von Cloud Manager/Ops Manager für Sicherungen
• Planung des Disaster Recovery (DR): RTO, RPO

Praxis:

• Durchführen einer Sicherung und Wiederherstellung auf einer Testdatenbank
• Simulieren eines Fehlers und Wiederherstellen aus der Sicherung
• Entwickeln eines DR-Plans für einen hypothetischen Anwendungsfall

Modul 9: Überwachung und Warnungen (4 Std.)

Inhalt:

• Tools: mongostat, mongotop, Cloud Manager/Atlas Monitoring
• Integration mit Prometheus + Grafana (Konzepte und Beispiele)
• Wichtige Metriken: CPU, Speicher, I/O, Oplog-Größe, Latenzen
• Warnungen: Definieren von Schwellenwerten und Benachrichtigungen

Praxis:

• Bereitstellung eines lokalen oder containerbasierten Überwachungsagents
• Einrichten grundlegender Dashboards mit Beispielmetriken
• Simulieren einer Last und Beobachten der Warnungen

Modul 10: Wartung, Upgrades und Best Practices (4 Std.)

Inhalt:

• Upgrade-Strategien für Replica Sets und geshardete Cluster
• Datenbereinigung, Kompaktierung, Integritätsprüfungen
• Auswertung der Logs und regelmäßige Audits
• Automatisierung routinemäßiger Aufgaben (Skripte, Cronjobs, Ansible, Terraform)
• Richtlinien zur Datenretention und Archivierung

Praxis:

• Simulieren von Minor- und Major-Upgrades in einer kontrollierten Umgebung
• Erstellen von Automatisierungsskripten für Sicherung und Überwachung
• Entwickeln eines regelmäßigen Wartungs-Checklistenplans

Zusammenfassung und nächste Schritte