MongoDB快速入门

1、NoSQL概述

NoSQL是Not Only SQL的缩写，指的是非关系型数据库，与传统的关系型数据库相对应，主要用于超大规模数据的存储。

与RDBMS相比，具备以下特色：

• 没有声明性查询语言
• 没有预约义模式
• 键值对存储
• 最终一致性
• 非结构化和不可预知的数据
• CAP定理
• 高性能和可伸缩性

优势：高可扩展性；分布式计算；低成本；半结构化数据；关系简单。

缺点：没有标准化；查询功能有限；最终一致性没有ACID直观。

2、MongoDB概述

MongoDB是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统，为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。将数据存储为一个文档，数据结构由键值对组成。存储的数据与应用的数据，在格式上（JSON）高度一致。

主要特色：

• 面向文档存储，操做简单
• 能够设置任何属性的索引
• 支持丰富的查询表达式
• 容许在服务端执行脚本
• 支持各类编程语言
• 具备更高的扩展性
• 能够将负载分布在各个节点

官网地址

3、主要概念

一、数据库database

与RDBMS的概念相同。MongoDB的默认数据库为“db”，存储在data目录中。不一样的数据库放置在不一样的文件中。

数据库名称的限制：

• 不能是空字符串
• 不能包含空格、“.”、“/”、“”、“$”、空字符等
• 应该所有小写
• 最长64个字节

保留的数据库名称：

• admin，至关于一个root数据库，若是将用户添加到该数据库，那么该用户将自动得到全部数据库的权限
• local，这个数据库不会被复制，能够用来存储仅限于本地单个服务器的任意集合
• config，当Mongo用于分片设置时，该数据库在内部使用，用来保存分片的相关信息

二、集合collection

至关于RDBMS中“表”的概念。集合没有固定的结构，能够插入不一样格式和类型的数据。数据库的信息存储在dbname.system命名空间下的特殊集合中。

集合名称的限制：

• 不能是空字符串
• 不能包含空字符，空字符表示集合名的结尾
• 不能以system开头，属于系统保留的前缀
• 不能包含保留字符

三、文档document

至关于RDBMS中“行”的概念。MongoDB的文档不须要设置相同的字段，而且相同字段不须要相同的数据类型。文档的数据结构采用BSON格式，和JSON基本相同，BSON是一种类json的二进制形式的存储格式。

使用文档时须要注意：

• 文档中的键值对是有序的
• 文档中的值能够是任意数据类型
• 区分类型和大小写
• 不能有重复的键
• 文档的键是字符串

四、字段field

至关于RDBMS中“列”的概念。

字段的经常使用类型：

• String，字符串类型，在MongoDB中，UTF-8才是合法编码
• Integer，整形数值
• Boolean，布尔值
• Double，双精度浮点值
• Min/Max keys，将一个值与BSON（二进制的JSON）元素的最低值/最高值相比较
• Arrays，将数组或列表或多个值存储为一个键
• Timestamp，时间戳，记录文档修改或添加的具体时间
• Object，用于内嵌文档
• Null，用于建立空值
• Symbol，符号，基本等同于字符串类型
• Date，日期时间
• Object ID，用于建立文档的ID
• Binary Data，用于存储二进制数据
• Code，代码类型，用于在文档中存储JavaScript代码
• Regular expression，正则表达式类型，用于存储正则表达式

五、索引index

与RDBMS的概念相同。

六、主键primary key

自动将_id字段设置为主键。

七、表链接

不支持表链接，但能够经过嵌入文档的方式实现。

4、用法

一、安装

从官网下载并直接安装，设置path环境变量。

二、启动

直接启动：

mongod

指定配置文件启动：

mongod --config /etc/mongodb.conf

三、操做数据库

建立数据库：

use DATABASE_NAME

若是数据库不存在，则建立数据库，不然切换到指定的数据库。

查看当前数据库：

db

查看全部数据库：

show dbs

删除当前数据库：

db.dropDatabase()

在删除以前应该使用db命令查看当前数据库名，或者使用use命令切换到要删除的数据库。

删除集合：

db.collection.drop()

四、操做文档

插入：

db.COLLECTION_NAME.insert(document)

若是集合不存在，MongoDB会自动建立该集合并插入文档。若是不指定_id字段，save方法与insert方法相似。若是指定_id字段，save方法会更新该_id的数据。

更新：

db.COLLECTION_NAME.update(query, update, {upsert:boolean, multi:boolean, writeConcern:document})

• query，更新的查询条件，相对于sql的where语句
• update，更新的对象和操做符，相对于sql的set语句
• upsert，可选，若是要更新的记录不存在，是否插入新记录，true为插入，默认false为不插入
• multi，可选，默认false为只更新第一条记录，若是为true，则所有更新
• writeConcern，可选，表示抛出异常的级别

经过传入的文档替换已有的文档：

db.COLLECTION_NAME.save(document, {writeConcern:document})

删除：

db.COLLECTION_NAME.remove(query, {justOne:boolean, writeConcern:document})

• query，可选，要删除的文档的知足条件
• justOne，可选，若是为true，则只删除一个文档
• writeConcern，可选，表示抛出异常的级别

若是不包含任何参数，则删除集合中的全部文档。建议在执行remove操做以前，先执行find命令来判断执行条件是否正确。

查询：

db.COLLECTION_NAME.find()

若是但愿格式化查询的结果，可使用pretty方法：

db.COLLECTION_NAME.find().pretty()

若是但愿只返回一个文档：

db.COLLECTION_NAME.findOne()

在find方法中，传入多个键值对，每一个键值对之间以逗号分隔，等价于SQL中的and条件：

db.COLLECTION_NAME.find({key1:value1, key2:value2})

在find方法中，使用关键字$or，等价于SQL中的or条件：

db.COLLECTION_NAME.find({$or:[{key1:value1, key2:value2}]})

在MongoDB中，有四种条件操做符，分别是$gt、$lt、$gte、$lte，对应SQL中的大于、小于、大于等于和小于等于。

db.COLLECTION_NAME.find({key: {$gt : value}})

还有一个条件操做符$type，用来判断字段的类型：

db.COLLECTION_NAME.find({key: {$type : typeid}})

使用limit方法，指定要读取的记录数量：

db.COLLECTION_NAME.find().limit(NUMBER)

使用skip方法，跳过指定数量的记录，参数默认为0：

db.COLLECTION_NAME.find().limit(NUMBER).skip(NUMBER)

使用sort方法，指定排序的字段，参数为1表示升序，-1表示降序，默认按照升序排列：

db.COLLECTION_NAME.find().sort({KEY:1})

使用aggregate方法，处理数据并返回计算后的数据结果：

db.COLLECTION_NAME.aggregate(AGGREGATE_OPERATION)

聚合操做包括：

• $sum，计算求和
• $avg，计算平均值
• $min，获取最小值
• $max，获取最大值
• $push，插入值到一个数组中
• $addToSet，插入值到一个数组中，但不建立副本
• $first，根据排序获取第一个文档数据
• $last，根据排序获取最后一个文档数据

在MongoDB中，可使用聚合管道，将文档在一个管道处理完毕以后把结果传递给下一个管道处理。

经常使用的管道操做：

• $project，修改输入文档的结构，能够用来重命名、增长或删除字段，也能够用来建立计算结果以及嵌套文档
• $match，用于过滤数据，只输出符合条件的文档
• $limit，用来限制聚合管道返回的文档数
• $skip，在聚合管道中跳过指定数量的文档
• $unwind，将文档中的某一个数组类型字段拆分红多条，每条包含数组中的一个值
• $group，将集合中的文档分组，用于统计结果
• $sort，将输入文档进行排序以后输出
• $geoNear，输出接近某一地理位置的有序文档

索引是特殊的数据结构，存储在一个易于遍历读取的数据集合中，是对数据库表中的若干字段的值进行排序的一种结构。MongoDB还提供多个可选参数，用来限定索引的规则。

建立索引：

db.COLLECTION_NAME.ensureIndex({KEY:1})

五、数据库的备份和恢复

复制：将数据同步在多个服务器的过程。提供了数据的冗余备份，并在多个服务器上存储数据副本。容许从硬件故障和服务中断中恢复数据。复制至少须要两个节点，其中一个是主节点，负责处理客户端请求，其他都是从节点，负责复制主节点的数据。

分片：当存储海量数据时，一台机器不足以存储数据，也不足以提供可接受的读写量。能够经过在多台机器上分割数据，使得数据库系统可以存储和处理更多的数据。Shard用于存储实际的数据块，实际使用中一个shard server能够由几台机器组成。Config server存储整个ClusterMetadata，其中包括chunk信息。Query routers前端路由，客户端由此接入。

备份：在MongoDB中，可使用mongodump命令来备份数据，该命令能够导出全部数据到指定目录。

mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory

恢复：在MongoDB中，可使用mongorestore命令来恢复备份的数据。

mongorestore -h dbhost -d dbname --directoryperdb dbdirectory

六、数据库的监控

在安装部署并启动MongoDB服务后，必须了解运行状况，并查看其性能。

mongostat是MongoDB自带的状态检测工具。mongotop用来跟踪一个MongoDB实例，查看读写所花费的时间。这两个工具都位于MongoDB的安装目录的bin目录下。