MongoDB快速入門

1、NoSQL概述

NoSQL是Not Only SQL的縮寫，指的是非關係型數據庫，與傳統的關係型數據庫相對應，主要用於超大規模數據的存儲。

與RDBMS相比，具備以下特色：

• 沒有聲明性查詢語言
• 沒有預約義模式
• 鍵值對存儲
• 最終一致性
• 非結構化和不可預知的數據
• CAP定理
• 高性能和可伸縮性

優勢：高可擴展性；分佈式計算；低成本；半結構化數據；關係簡單。

缺點：沒有標準化；查詢功能有限；最終一致性沒有ACID直觀。

2、MongoDB概述

MongoDB是一個基於分佈式文件存儲的開源數據庫系統，爲Web應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案。將數據存儲爲一個文檔，數據結構由鍵值對組成。存儲的數據與應用的數據，在格式上（JSON）高度一致。

主要特色：

• 面向文檔存儲，操做簡單
• 能夠設置任何屬性的索引
• 支持豐富的查詢表達式
• 容許在服務端執行腳本
• 支持各類編程語言
• 具備更高的擴展性
• 能夠將負載分佈在各個節點

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3、主要概念

一、數據庫database

與RDBMS的概念相同。MongoDB的默認數據庫爲「db」，存儲在data目錄中。不一樣的數據庫放置在不一樣的文件中。

數據庫名稱的限制：

• 不能是空字符串
• 不能包含空格、「.」、「/」、「」、「$」、空字符等
• 應該所有小寫
• 最長64個字節

保留的數據庫名稱：

• admin，至關於一個root數據庫，若是將用戶添加到該數據庫，那麼該用戶將自動得到全部數據庫的權限
• local，這個數據庫不會被複制，能夠用來存儲僅限於本地單個服務器的任意集合
• config，當Mongo用於分片設置時，該數據庫在內部使用，用來保存分片的相關信息

二、集合collection

至關於RDBMS中「表」的概念。集合沒有固定的結構，能夠插入不一樣格式和類型的數據。數據庫的信息存儲在dbname.system命名空間下的特殊集合中。

集合名稱的限制：

• 不能是空字符串
• 不能包含空字符，空字符表示集合名的結尾
• 不能以system開頭，屬於系統保留的前綴
• 不能包含保留字符

三、文檔document

至關於RDBMS中「行」的概念。MongoDB的文檔不須要設置相同的字段，而且相同字段不須要相同的數據類型。文檔的數據結構採用BSON格式，和JSON基本相同，BSON是一種類json的二進制形式的存儲格式。

使用文檔時須要注意：

• 文檔中的鍵值對是有序的
• 文檔中的值能夠是任意數據類型
• 區分類型和大小寫
• 不能有重複的鍵
• 文檔的鍵是字符串

四、字段field

至關於RDBMS中「列」的概念。

字段的經常使用類型：

• String，字符串類型，在MongoDB中，UTF-8纔是合法編碼
• Integer，整形數值
• Boolean，布爾值
• Double，雙精度浮點值
• Min/Max keys，將一個值與BSON（二進制的JSON）元素的最低值/最高值相比較
• Arrays，將數組或列表或多個值存儲爲一個鍵
• Timestamp，時間戳，記錄文檔修改或添加的具體時間
• Object，用於內嵌文檔
• Null，用於建立空值
• Symbol，符號，基本等同於字符串類型
• Date，日期時間
• Object ID，用於建立文檔的ID
• Binary Data，用於存儲二進制數據
• Code，代碼類型，用於在文檔中存儲JavaScript代碼
• Regular expression，正則表達式類型，用於存儲正則表達式

五、索引index

與RDBMS的概念相同。

六、主鍵primary key

自動將_id字段設置爲主鍵。

七、錶鏈接

不支持錶鏈接，但能夠經過嵌入文檔的方式實現。

4、用法

一、安裝

從官網下載並直接安裝，設置path環境變量。

二、啓動

直接啓動：

mongod

指定配置文件啓動：

mongod --config /etc/mongodb.conf

三、操做數據庫

建立數據庫：

use DATABASE_NAME

若是數據庫不存在，則建立數據庫，不然切換到指定的數據庫。

查看當前數據庫：

db

查看全部數據庫：

show dbs

刪除當前數據庫：

db.dropDatabase()

在刪除以前應該使用db命令查看當前數據庫名，或者使用use命令切換到要刪除的數據庫。

刪除集合：

db.collection.drop()

四、操做文檔

插入：

db.COLLECTION_NAME.insert(document)

若是集合不存在，MongoDB會自動建立該集合並插入文檔。若是不指定_id字段，save方法與insert方法相似。若是指定_id字段，save方法會更新該_id的數據。

更新：

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

• query，更新的查詢條件，相對於sql的where語句
• update，更新的對象和操做符，相對於sql的set語句
• upsert，可選，若是要更新的記錄不存在，是否插入新記錄，true爲插入，默認false爲不插入
• multi，可選，默認false爲只更新第一條記錄，若是爲true，則所有更新
• writeConcern，可選，表示拋出異常的級別

經過傳入的文檔替換已有的文檔：

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

刪除：

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

• query，可選，要刪除的文檔的知足條件
• justOne，可選，若是爲true，則只刪除一個文檔
• writeConcern，可選，表示拋出異常的級別

若是不包含任何參數，則刪除集合中的全部文檔。建議在執行remove操做以前，先執行find命令來判斷執行條件是否正確。

查詢：

db.COLLECTION_NAME.find()

若是但願格式化查詢的結果，可使用pretty方法：

db.COLLECTION_NAME.find().pretty()

若是但願只返回一個文檔：

db.COLLECTION_NAME.findOne()

在find方法中，傳入多個鍵值對，每一個鍵值對之間以逗號分隔，等價於SQL中的and條件：

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

在find方法中，使用關鍵字$or，等價於SQL中的or條件：

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

在MongoDB中，有四種條件操做符，分別是$gt、$lt、$gte、$lte，對應SQL中的大於、小於、大於等於和小於等於。

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

還有一個條件操做符$type，用來判斷字段的類型：

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

使用limit方法，指定要讀取的記錄數量：

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

使用skip方法，跳過指定數量的記錄，參數默認爲0：

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

使用sort方法，指定排序的字段，參數爲1表示升序，-1表示降序，默認按照升序排列：

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

使用aggregate方法，處理數據並返回計算後的數據結果：

db.COLLECTION_NAME.aggregate(AGGREGATE_OPERATION)

聚合操做包括：

• $sum，計算求和
• $avg，計算平均值
• $min，獲取最小值
• $max，獲取最大值
• $push，插入值到一個數組中
• $addToSet，插入值到一個數組中，但不建立副本
• $first，根據排序獲取第一個文檔數據
• $last，根據排序獲取最後一個文檔數據

在MongoDB中，可使用聚合管道，將文檔在一個管道處理完畢以後把結果傳遞給下一個管道處理。

經常使用的管道操做：

• $project，修改輸入文檔的結構，能夠用來重命名、增長或刪除字段，也能夠用來建立計算結果以及嵌套文檔
• $match，用於過濾數據，只輸出符合條件的文檔
• $limit，用來限制聚合管道返回的文檔數
• $skip，在聚合管道中跳過指定數量的文檔
• $unwind，將文檔中的某一個數組類型字段拆分紅多條，每條包含數組中的一個值
• $group，將集合中的文檔分組，用於統計結果
• $sort，將輸入文檔進行排序以後輸出
• $geoNear，輸出接近某一地理位置的有序文檔

索引是特殊的數據結構，存儲在一個易於遍歷讀取的數據集合中，是對數據庫表中的若干字段的值進行排序的一種結構。MongoDB還提供多個可選參數，用來限定索引的規則。

建立索引：

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

五、數據庫的備份和恢復

複製：將數據同步在多個服務器的過程。提供了數據的冗餘備份，並在多個服務器上存儲數據副本。容許從硬件故障和服務中斷中恢復數據。複製至少須要兩個節點，其中一個是主節點，負責處理客戶端請求，其他都是從節點，負責複製主節點的數據。

分片：當存儲海量數據時，一臺機器不足以存儲數據，也不足以提供可接受的讀寫量。能夠經過在多臺機器上分割數據，使得數據庫系統可以存儲和處理更多的數據。Shard用於存儲實際的數據塊，實際使用中一個shard server能夠由幾臺機器組成。Config server存儲整個ClusterMetadata，其中包括chunk信息。Query routers前端路由，客戶端由此接入。

備份：在MongoDB中，可使用mongodump命令來備份數據，該命令能夠導出全部數據到指定目錄。

mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory

恢復：在MongoDB中，可使用mongorestore命令來恢復備份的數據。

mongorestore -h dbhost -d dbname --directoryperdb dbdirectory

六、數據庫的監控

在安裝部署並啓動MongoDB服務後，必須瞭解運行狀況，並查看其性能。

mongostat是MongoDB自帶的狀態檢測工具。mongotop用來跟蹤一個MongoDB實例，查看讀寫所花費的時間。這兩個工具都位於MongoDB的安裝目錄的bin目錄下。