Apache CouchDB 是一个面向文档的数据库管理系统。它提供以 JSON 作为数据格式的 REST 接口来对其进行操作，并可以通过视图来操纵文档的组织和呈现。 CouchDB 是 Apache 基金会的顶级开源项目。本文将介绍 CouchDB 的基本概念，包括文档、视图，REST API，并通过一个实际的图书点评网站来说明如何用 CouchDB 开发 Web 应用。

CouchDB 介绍

CouchDB 是一个文档型数据库服务器。与现在流行的关系数据库服务器不同，CouchDB 是围绕一系列语义上自包含的文档而组织的。 CouchDB 中的文档是没有模式的（schema free），也就是说并不要求文档具有某种特定的结构。 CouchDB 的这种特性使得相对于传统的关系数据库而言，有自己的适用范围。一般来说，围绕文档来构建的应用都比较适合使用 CouchDB 作为其后台存储。 CouchDB 强调其中所存储的文档，在语义上是自包含的。这种面向文档的设计思路，更贴近很多应用的问题域的真实情况。对于这类应用，使用 CouchDB 的文档来进行建模，会更加自然和简单。与此同时，CouchDB 也提供基于 MapReduce 编程模型的视图来对文档进行查询，可以提供类似于关系数据库中 SQL 语句的能力。 CouchDB 对于很多应用来说，提供了关系数据库之外的更好的选择。下面介绍 CouchDB 中的一些重要概念。

基本概念

文档（document）

文档是 CouchDB 中的核心概念。一个 CouchDB 数据库实际上是一系列文档的集合，而这些文档之间并不存在层次结构。每个文档都是自包含的数据单元，是一系列数据项的集合。每个数据项都有一个名称与对应的值，值既可以是简单的数据类型，如字符串、数字和日期等；也可以是复杂的类型，如有序列表和关联对象。每个文档都有一个全局惟一的标识符（ID）以及一个修订版本号（revision number）。 ID 用来惟一标识一个文档，而修订版本号则用来实现多版本并发控制（Multiversion concurrency control，MVVC）。在 CouchDB 中，文档是以 JSON 对象的形式保存的。

视图（view）

视图是 CouchDB 中文档的呈现方式。在很多情况下，应用都需要对文档进行一定的处理，包括过滤、组织、聚合和生成报表等。在关系数据库中，这通常是通过 SQL 语句来完成的。 CouchDB 中的视图声明了如何从文档中提取数据，以及如何对提取出来的数据进行处理。

扩展概念

设计文档

设计文档是一类特殊的文档，其 ID 必须以_design/开头。设计文档的存在是使用 CouchDB 开发 Web 应用的基础。在 CouchDB 中，一个 Web 应用是与一个设计文档相对应的。在设计文档中可以包含一些特殊的字段，其中包括：views包含永久的视图定义；shows包含把文档转换成非 JSON 格式的方法；lists包含把视图运行结果转换成非 JSON 格式的方法；validate_doc_update 包含验证文档更新是否有效的方法。

附件

CouchDB 中也可以保存二进制文件。这些文件是以文档的附件形式存储的。 CouchDB 支持两种形式的附件：一种是内嵌型的，附件是以 base64 编码的格式作为文档的一个字段保存；另一种是独立型，附件是独立于文档保存和管理的。附件的存在使得可以在 CouchDB 中保存 Web 应用中的 HTML、CSS 和 JavaScript 文件。

在开发 Web 应用之前，下面将先介绍 CouchDB 的安装与配置。

CouchDB 安装与配置

Apache CouchDB 目前的最新发布版本是 0.9.0 。它可以安装在主流的操作系统中，包括 Windows、Linux、Unix、Mac 和 Solaris 。需要注意的是 Windows 上的安装包目前还在测试阶段，并且只有 0.8.1 版本的。而本文中 的 Web 应用需要用到 0.9.0 版本的功能，因此下面主要介绍在 Ubuntu 9.0.4 上安装和配置 CouchDB 0.9.0 。

首先从 CouchDB 的官方网站（见参考资料）下载 0.9.0 的发布包并解压缩，接着需要安装 CouchDB 依赖的组件，包括 Erlang、ICU 和 OpenSSL 等，最后是构建和安装 CouchDB 。完整的脚本如代码清单 1 所示。

apt-get install build-essential erlang libicu-dev libmozjs-dev libcurl4-openssl-dev 
 wget http://labs.xiaonei.com/apache-mirror/couchdb/0.9.0/apache-couchdb-0.9.0.tar.gz 
 tar -xzvf apache-couchdb-0.9.0.tar.gz 
 cd apache-couchdb-0.9.0 
 ./configure 
 make && sudo make install

从安全的角度考虑，不建议使用超级用户来运行 CouchDB，而是为 CouchDB 新建一个专门的普通用户，由该用户来负责 CouchDB 的运行和管理。在 Ubuntu 上，可以运行代码清单 2 中的脚本来创建该用户。

sudo adduser --system --home /usr/local/var/lib/couchdb --no-create-home \ 
            --shell /bin/bash --group --gecos "CouchDB Administrator" couchdb 
 chown -R couchdb:couchdb /usr/local/etc/couchdb 
 chown -R couchdb:couchdb /usr/local/var/lib/couchdb 
 chown -R couchdb:couchdb /usr/local/var/log/couchdb 
 chown -R couchdb:couchdb /usr/local/var/run 
 chmod -R 0770 /usr/local/etc/couchdb 
 chmod -R 0770 /usr/local/var/lib/couchdb 
 chmod -R 0770 /usr/local/var/log/couchdb 
 chmod -R 0770 /usr/local/var/run

安装配置完成之后，就可以启动 CouchDB 了。通过运行代码清单 3 中的脚本就可以启动 CouchDB 。在 CouchDB 启动完成之后，会显示“ Apache CouchDB has started,time to relax. ”。接下来就可以用浏览器访问地址http://127.0.0.1:5984/_utils/index.html来使用 CouchDB 自带的管理工具 Futon 。在安装完成之后，建议在 Futon 中运行 CouchDB 自带的测试集来确定安装是否正确。图 1 中给出了在 Futon 中运行测试集的界面。

sudo -i -u couchdb couchdb -b

在安装和配置 CouchDB 完成之后，下面将介绍用来操作数据库的 REST API 。

REST API

CouchDB 提供 REST API 来供客户端程序使用 CouchDB 的功能，并对数据库进行操作。。 REST API 主要针对 CouchDB 中的三种资源：数据库、文档和视图。下面分别介绍这三种 REST API 的细节。

数据库 REST API

数据库 REST API 用来查询、创建和删除数据库。 CouchDB 中数据库的名称只能是小写字母、数字以及特殊字符_$()+-/。需要注意的是大写字母是不允许的，这是由于某些操作系统的文件系统是大小写不敏感的。 CouchDB 为了避免可能出现的问题，限制了不能使用大写字母。数据库 REST API 的具体用法如下：

• 通过 GET 请求访问 URL/_all_dbs可以查询 CouchDB 中所有的数据库名称。该请求返回的是一个 JSON 数组，其中每个元素表示一个数据库名称。
• 通过 GET 请求访问 URL/databasename/可以查询名为databasename的数据库的具体信息。该请求返回的是一个 JSON 对象。
• 通过 PUT 请求访问 URL/databasename/可以创建名为databasename的数据库。如果数据库创建成功的话，返回 HTTP 状态代码 201 ；如果已有一个同名数据库的话，返回 HTTP 状态代码 412 。
• 通过 DELETE 请求访问 URL/databasename/可以删除名为databasename的数据库。如果数据库删除成功的话，返回 HTTP 状态代码 200 ；如果数据库不存在，返回 HTTP 状态代码 404 。

文档 REST API

文档 REST API 用来查询、创建、更新和删除文档。具体的用法如下：

• 通过 GET 请求访问 URL/databasename/doc_id可以获取名称为databasename的数据库中 ID 为doc_id文档的内容。文档的内容是一个 JSON 对象，其中以“ _ ”作为前缀的顶层字段是由 CouchDB 保留使用的，如_id和_rev。
• 通过 PUT 请求访问 URL/databasename/doc_id可以在名称为databasename的数据库中创建 ID 为doc_id的文档。通过 POST 请求访问 URL/databasename/也可以创建新文档，不过是由 CouchDB 来生成文档的 ID 。
• 通过 PUT 请求访问 URL/databasename/doc_id可以更新已有的文档。在 PUT 请求内容的文档中需要包含_rev字段，表示文档的修订版本号。 CouchDB 使用该字段来做更新时的冲突检测。如果该字段的值与 CouchDB 中保存的该文档的修订版本号一致，则表明没有冲突，可以进行更新。当更新完成之后，返回 HTTP 状态代码 201 ；否则返回 HTTP 状态代码 409，表示有版本冲突。
• 通过 DELETE 请求访问 URL/databasename/doc_id?rev=rev_id可以删除数据库databasename中 ID 为doc_id，并且修订版本号为rev_id的文档。

视图 REST API

视图是 CouchDB 中文档的呈现方式。在 CouchDB 中保存的是视图的定义。 CouchDB 中有两种视图：永久视图和临时视图。永久视图保存在设计文档的views字段中。如果需要修改永久视图的定义，只需要通过文档 REST API 来修改设计文档即可。临时视图是通过发送 POST 请求到 URL/databasename/_temp_view 来执行的。在 POST 请求中需要包含视图的定义。一般来说，临时视图只在开发测试中使用，因为它是即时生成的，性能比较差；永久视图的运行结果可以被 CouchDB 缓存，因此一般用在生产环境中。

附件 REST API

前面提到，CouchDB 有内嵌型和独立型两种附件存储方式。内嵌型附件是保存在文档的_attachments字段中。每个附件都包含名称、MIME 类型和数据等三项内容。附件的实际数据是以 base64 编码的形式保存在文档中的。对内嵌附件进行操作的 REST API 与文档 REST API 是类似的，只需要修改_attachments字段即可。在请求文档的时候，附件的实际数据默认是不包含的，包含的只是附件的元数据，如代码清单 4 所示。可以通过在请求的时候添加参数attachments=true来包含实际数据，不过这会降低性能。在请求附件的内容时，CouchDB 会自动进行 base64 解码。也就是说只需要在保存附件的时候进行 base64 编码，获取附件的时候，并不需要客户端代码完成解码的工作。