Technische Administration und Betrieb von MongoDB Schulung

Modul 1: Einführung und MongoDB-Architektur (4h)

Inhalt:

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

Praxis:

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

Modul 2: Installation und Ersteinrichtung (6h)

Inhalt:

• Hardware- und Ressourcenanforderungen
• Installation auf Linux (deb/rpm), Windows und macOS
• YAML-Konfigurationsdateien (mongod.conf): dataDir, logDir, bindIp, port
• Startoptionen und Verwaltung über systemd/Dienst-Verwaltung

Praxis:

• Bereitstellung von Instanzen auf lokalen VMs oder Docker-Containern
• Anpassung der Konfiguration für Entwicklung im Vergleich zur Produktion
• Prüfung der sicheren Fernverbindung

Modul 3: Datenmodellierung und Grundlegende Operationen (5h)

Inhalt:

• BSON-Dokumente, Sammlungen, Datenbanken
• Modellierung: Einbetten (Embedding) vs. Referenzieren; Daten-Design-Patterns
• Grundlegende Indizes (früher eingeführt)
• Operationen mit der Mongo Shell und Skriptbeispiele mit Treibern

Praxis:

• Modellierung eines Anwendungsfalls: Inventar- oder Abrechnungssystem
• Umsetzung von CRUD-Operationen
• Schema-Validierung mittels JSON Schema in MongoDB

Modul 4: Indizes und Leistung (4h)

Inhalt:

• Einfache, zusammengesetzte, Multikey-, Text- und Geospatial-Indizes
• Verwendung von explain() und Analyse von Kennzahlen
• Auswirkungen von Indizes auf Schreibleistung und Speicherverbrauch

Praxis:

• Anlegen von Sammlungen mit Testdaten
• Testen von Abfragen mit und ohne Indizes; Interpretation von explain()
• Anpassung von Indizes basierend auf Zugriffsmustern

Modul 5: Sicherheit (5h)

Inhalt:

• Authentifizierungsmechanismen: SCRAM, LDAP/Kerberos (Einführung)
• Definition von Benutzern und benutzerdefinierten Rollen
• TLS/SSL zwischen Clients und Servern
• Verschlüsselung ruhender Daten: Schlüsselkonfiguration
• Grundlegendes Audit-Logging

Praxis:

• Anlegen von Benutzern mit minimalen Berechtigungen
• Konfiguration von TLS in lokalen Instanzen
• Prüfung nicht autorisierter Zugriffe und Überprüfung der Audit-Logs

Modul 6: Replikation und Hochverfügbarkeit (6h)

Inhalt:

• Replikationskonzepte: Primary, Secondary, oplog
• Konfiguration von Replica Sets: Initialisierung, Mitgliedschaft, Schiedsrichterfunktion
• Überwachung des Status und von Wahlen (Elections)
• Instandhaltung: Hinzufügen/Entfernen von Membern, Neuverteilung von Prioritäten

Praxis:

• Bereitstellung eines dreiknoten-Replica Sets (lokal oder auf VMs)
• Simulation eines Primary-Ausfalls und Beobachtung des Failovers
• Rekonstruktion von Secondary-Knoten und Wiederherstellung der Replikate

Modul 7: Sharding und horizontale Skalierbarkeit (6h)

Inhalt:

• Sharding-Konzepte: Shard Key, Config Server, mongos-Router
• Wahl des Shard Key und damit verbundene Risiken
• Bereitstellung von Config Servern, Shards und mongos
• Lastausgleich und Chunk-Migration

Praxis:

• Konfiguration eines einfachen geschardeten Clusters
• Einfügen von Daten in großem Maßstab und Beobachtung der Verteilung
• Einführung von Änderungen am Shard Key und Verständnis der Einschränkungen

Modul 8: Backup, Wiederherstellung und Katastrophenerholung (4h)

Inhalt:

• Native Werkzeuge: mongodump/mongorestore, Dateisystem-Snapshots
• Backups in Replica Sets und geschardeten Clustern
• Grundlegende Nutzung von Cloud Manager/Ops Manager für Backups
• Planung der Katastrophenerholung (DR): RTO, RPO

Praxis:

• Durchführung von Backup und Wiederherstellung an einer Testdatenbank
• Simulation eines Ausfalls und Wiederherstellung aus einem Backup
• Gestaltung eines DR-Plans für einen hypothetischen Fall

Modul 9: Überwachung und Benachrichtigungen (4h)

Inhalt:

• Werkzeuge: mongostat, mongotop, Cloud Manager/Atlas Monitoring
• Integration mit Prometheus + Grafana (Konzepte und Beispiele)
• Wichtige Kennzahlen: CPU, Speicher, I/O, oplog-Größe, Latenzen
• Benachrichtigungen: Definition von Schwellenwerten und Meldungen

Praxis:

• Bereitstellung eines lokalen oder Container-basierten Monitoring-Agenten
• Einrichtung grundlegender Dashboards mit Beispielkennzahlen
• Simulation von Last und Beobachtung von Benachrichtigungen

Modul 10: Instandhaltung, Upgrades und Best Practices (4h)

Inhalt:

• Upgrade-Strategien für Replica Sets und geschardete Cluster
• Datenbereinigung, Kompaktion, Integritätsprüfungen
• Prüfung von Logs und regelmäßige Audits
• Automatisierung routinemäßiger Aufgaben (Skripte, cronjobs, Ansible, Terraform)
• Richtlinien zur Datenhaltung und Archivierung

Praxis:

• Simulation kleiner und großer Upgrades in einer kontrollierten Umgebung
• Erstellen von Automatisierungsskripten für Backup und Monitoring
• Erstellung einer Checkliste für regelmäßige Instandhaltung

Zusammenfassung und nächste Schritte