Administración técnica y operaciones de MongoDB

Módulo 1: Introducción y arquitectura de MongoDB (4 h)

Contenido:

• Historia y ecosistema de MongoDB
• Casos de uso típicos, ventajas y desventajas
• Arquitectura general: instancias, procesos y configuraciones

Ejercicios prácticos:

• Exploración interactiva: conexión mediante Mongo Shell o la línea de comandos.
• Creación de una base de datos y colección de ejemplo.

Módulo 2: Instalación y configuración inicial (6 h)

Contenido:

• Requisitos de hardware y recursos del sistema.
• Proceso de instalación en Linux (deb/rpm), Windows y macOS.
• Archivos de configuración YAML (mongod.conf): directorios para datos y logs, dirección IP de escucha y número de puerto.
• Opciones de inicio del servicio y gestión mediante systemd o servicios similares.

Ejercicios prácticos:

• Despliegue de instancias en máquinas virtuales locales o contenedores Docker.
• Ajuste de parámetros según el entorno: desarrollo o producción.
• Verificación de conectividad remota y seguridad del acceso.

Módulo 3: Modelado de datos y operaciones básicas (5 h)

Contenido:

• Documentos BSON, colecciones y bases de datos.
• Diseño de modelos: estrategias de anidamiento o referenciación; patrones comunes para el diseño de estructuras.
• Conceptos iniciales sobre índices (introducción temprana).
• Ejecución de operaciones mediante Mongo Shell y ejemplos de scripts con distintos controladores.

Ejercicios prácticos:

• Diseño del modelo de datos para un caso concreto: por ejemplo, un sistema de inventario o facturación.
• Implementación de operaciones CRUD básicas.
• Validación de esquemas utilizando el estándar JSON Schema en MongoDB.

Módulo 4: Índices y rendimiento (4 h)

Contenido:

• Tipos de índices: simples, compuestos, multikey, de texto y geoespaciales.
• Uso del comando explain() para analizar métricas de desempeño.
• Impacto de los índices en el rendimiento de escritura y uso de memoria.

Ejercicios prácticos:

• Creación de colecciones con datos de prueba.
• Pruebas de consultas, comparando resultados según se utilicen o no índices; interpretación del resultado de explain().
• Optimización de índices según los patrones de acceso detectados.

Módulo 5: Seguridad (5 h)

Contenido:

• Mecanismos de autenticación: SCRAM, LDAP y Kerberos (introducción).
• Creación y gestión de usuarios y roles personalizados.
• Aplicación del protocolo TLS/SSL para garantizar la comunicación segura entre clientes y servidores.
• Cifrado de datos en reposo: configuración adecuada de claves criptográficas.
• Registro básico de actividades mediante mecanismos de auditoría.

Ejercicios prácticos:

• Generación de cuentas con permisos limitados.
• Configuración del protocolo TLS en entornos locales.
• Comprobación de accesos no autorizados y análisis del historial de auditoría generado.

Módulo 6: Replicación y alta disponibilidad (6 h)

Contenido:

• Conceptos clave sobre replicación: roles de primario y secundarios, así como el registro de operaciones oplog.
• Configuración de conjuntos de réplicas: inicialización, adición o eliminación de nodos, así como uso de nodos arbitradores para elegir nuevos primarios.
• Monitoreo del estado general y procesos electorales automáticos.
• Mantenimiento rutinario: modificaciones en prioridades de participantes, reorganización de la estructura del clúster, etc.

Ejercicios prácticos:

• Implementación práctica de un conjunto de réplicas compuesto por tres nodos en entorno local o máquinas virtuales.
• Simulación deliberada de la caída del nodo primario y observación de los procesos automáticos de recuperación.
• Reconstrucción manual de instancias secundarias y restauración completa de conjuntos afectados.

Módulo 7: Sharding y escalabilidad horizontal (6 h)

Contenido:

• Principios básicos del sharding: selección adecuada de clave para distribución, servidores configurados y el enrutador mongos.
• Estrategias óptimas al elegir la clave de partición, junto con sus posibles inconvenientes o riesgos.
• Instalación manual de componentes esenciales: servidores de configuración, shard groups y el enrutador mongos.
• Mecanismos automáticos para redistribución de datos mediante migración de bloques entre nodos.

Ejercicios prácticos:

• Montaje inicial de un clúster sharded sencillo pero funcional.
• Inserción de volúmenes significativos de datos y observación del proceso de repartición efectuada por el sistema.
• Introducción controlada de variaciones en la clave seleccionada para distribución, comprobando sus repercusiones potenciales.

Módulo 8: Copias de seguridad, restauración y recuperación ante desastres (4 h)

Contenido:

• Herramientas nativas para copia y recuperación de información: mongodump/mongorestore, utilización conjunta con snapshots del sistema de archivos.
• Estrategias aplicables a entornos complejos formados por réplicas o clústeres shardeados.
• Introducción al uso de Cloud Manager y Ops Manager como plataforma complementaria para gestión automática de respaldos críticos.
• Diseño metodológico ante posibles catástrofes: definición adecuada de parámetros RTO (tiempo máximo permitido de interrupción) y RPO (frecuencia mínima exigida para copias intermedias).

Ejercicios prácticos:

• Ejecución paso a paso del procedimiento de respaldo en una base de datos no producción.
• Generación deliberada de fallas y su posterior superación empleando información ya guardada con antelación.
• Diseño básico para un plan completo de recuperación que atienda a escenarios potenciales.

Módulo 9: Supervisión y generación de alertas (4 h)

Contenido:

• Herramientas básicas para evaluación continua: mongostat, mongotop; integración vía Cloud Manager o Atlas Monitoring para supervisión avanzada.
• Introducción a la arquitectura híbrida Prometheus + Grafana mediante ejemplos reales de aplicación.
• Métricas críticas a vigilar con frecuencia: consumo computacional, reservas de memoria y operaciones E/S; tamaño acumulado en el oplog así como retardos generados por transacciones concurrentes.
• Configuración estructurada para alertar a equipos: cálculo de umbrales límite para parámetros específicos, configuración de canales para notificaciones según criticidad del hecho detectado.

Ejercicios prácticos:

• Implementación operativa del agente supervisor local o en un entorno empaquetado mediante contenedores.
• Diseño básico de paneles visuales con parámetros recogidos por la infraestructura de monitoreo.
• Aplicación práctica: generación simulada de tráfico pesado y constatación inmediata del lanzamiento automático de avisos establecidos anteriormente.

Módulo 10: Mantenimiento rutinario, actualizaciones y buenas prácticas recomendadas (4 h)

Contenido:

• Estrategias de migración sistemática para entornos conformados por múltiples réplicas o clústeres shardeados complejos.
• Técnicas necesarias para depuración del sistema: eliminación física de datos sobrantes, compactación de estructuras internas y procedimientos para confirmar la integridad matemática de la información conservada.
• Estudio periódico del histórico guardado en logs, así como revisión minuciosa tras posibles anomalías detectadas previamente.
• Aplicación de automatismos inteligentes: creación y programación constante mediante scripts especializados, gestión puntual mediante cronjobs, utilización de herramientas de infraestructura declarativa como Ansible o Terraform para facilitar futuras adaptaciones.
• Establecimiento normativo para la retención física de datos y protocolos claros respecto al archivado estructurado para minimizar el uso innecesario de espacio valioso en servidores.

Ejercicios prácticos:

• Simulación controlada de fases tanto menores como sustanciales referentes a la actualización del software, manteniendo siempre la estabilidad general del sistema.
• Creación práctica de conjuntos automáticos orientados al respaldo y seguimiento continuo.
• Elaboración personalizada de un listado ordenado y frecuente donde figuren tareas indispensables que deben llevarse a cabo periódicamente por parte del administrador responsable.

Resumen final e indicaciones posteriores