MongoDB 基本介绍

1. 介绍

1.1 MongoDB

       MongoDB 是由C++语言编写的，是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统。在高负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

       MongoDB 将数据存储为一个文档，数据结构由键值(key=>value)对组成。MongoDB 文档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他文档，数组及文档数组。

1.2 特点

• MongoDB 是一个面向文档存储的数据库，操作起来比较简单和容易。
• 你可以在MongoDB记录中设置任何属性的索引 (如：FirstName="Sameer",Address="8 Gandhi Road")来实现更快的排序。
• 你可以通过本地或者网络创建数据镜像，这使得MongoDB有更强的扩展性。
• 如果负载的增加（需要更多的存储空间和更强的处理能力） ，它可以分布在计算机网络中的其他节点上这就是所谓的分片。
• Mongo支持丰富的查询表达式。查询指令使用JSON形式的标记，可轻易查询文档中内嵌的对象及数组。
• MongoDb 使用update()命令可以实现替换完成的文档（数据）或者一些指定的数据字段 。
• Mongodb中的Map/reduce主要是用来对数据进行批量处理和聚合操作。
• Map和Reduce。Map函数调用emit(key,value)遍历集合中所有的记录，将key与value传给Reduce函数进行处理。
• Map函数和Reduce函数是使用Javascript编写的，并可以通过db.runCommand或mapreduce命令来执行MapReduce操作。
• GridFS是MongoDB中的一个内置功能，可以用于存放大量小文件。
• MongoDB允许在服务端执行脚本，可以用Javascript编写某个函数，直接在服务端执行，也可以把函数的定义存储在服务端，下次直接调用即可。
• MongoDB支持各种编程语言:RUBY，PYTHON，JAVA，C++，PHP，C#等多种语言。
• MongoDB安装简单。

2. 安装

2.1 下载安装

下载地址: https://www.mongodb.com/download-center/community

[root@leco src]# wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-4.0.6.tgz
--2019-02-27 09:42:36--  https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-4.0.6.tgz
Resolving fastdl.mongodb.org... 13.33.186.136, 13.33.186.26, 13.33.186.247, ...
Connecting to fastdl.mongodb.org|13.33.186.136|:443... connected.
HTTP request sent, awaiting response... 200 OK
Length: 73265692 (70M) [application/x-gzip]
Saving to: “mongodb-linux-x86_64-4.0.6.tgz”

100%[=============================================================================================================================================>] 73,265,692  1021K/s   in 98s

2019-02-27 09:44:15 (733 KB/s) - “mongodb-linux-x86_64-4.0.6.tgz” saved [73265692/73265692]

2.2 安装

[root@leco src]# tar xf mongodb-linux-x86_64-4.0.6.tgz
[root@leco src]# cd mongodb-linux-x86_64-4.0.6
[root@leco mongodb-linux-x86_64-4.0.6]# ls
bin  LICENSE-Community.txt  MPL-2  README  THIRD-PARTY-NOTICES
[root@leco src]# mv mongodb-linux-x86_64-4.0.6 /usr/local/
[root@leco src]# cd /usr/local/
[root@leco local]# ln -sf mongodb-linux-x86_64-4.0.6/ mongo

注意

我使用的是二进制包，直接解压即可使用，可以根据自己情况安装方式，
1. 二进制安装
2. 在线安装
3. 离线安装

2.3 添加环境变量

• 临时生效[重启后就没了]

  [root@leco local]# export PATH=/usr/local/mongo/bin:$PATH
  

• 永久生效

[root@leco mongo]# tail -2 /etc/profile
# add by caimengzhi for mongodb 4.0
export PATH=/usr/local/mongo/bin:$PATH
[root@leco mongo]# source /etc/profile

2.4 配置

[root@leco ~]# cd /usr/local/mongo
[root@leco mongo]# ls
bin  LICENSE-Community.txt  MPL-2  README  THIRD-PARTY-NOTICES
[root@leco mongo]# mkdir conf
[root@leco mongo]# mkdir -p /usr/local/mongodb/data/db
[root@leco mongo]# mkdir -p /usr/local/mongodb/logs
[root@leco mongo]# cd conf/
[root@leco conf]# vim mongodb.conf
[root@leco conf]# cat mongodb.conf
dbpath = /usr/local/mongodb/data/db
logpath = /usr/local/mongodb/logs/mongodb.log
port = 27017
fork = true
bind_ip=0.0.0.0
[root@leco mongo]# tree .
.
├── bin
│   ├── bsondump
│   ├── install_compass
│   ├── mongo
│   ├── mongod
│   ├── mongodump
│   ├── mongoexport
│   ├── mongofiles
│   ├── mongoimport
│   ├── mongoreplay
│   ├── mongorestore
│   ├── mongos
│   ├── mongostat
│   └── mongotop
├── conf
│   └── mongodb.conf
├── LICENSE-Community.txt
├── MPL-2
├── README
└── THIRD-PARTY-NOTICES

2 directories, 18 file

2.5 启动

[root@leco mongo]# mongod -f /usr/local/mongo/conf/mongodb.conf
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 18924
child process started successfully, parent exiting
[root@leco mongo]# ps axf|grep mongod
18963 pts/0    S+     0:00          \_ grep mongod
18924 ?        Sl     0:00 mongod -f /usr/local/mongo/conf/mongodb.conf
[root@leco mongo]# netstat -lnp|grep 27017
tcp        0      0 0.0.0.0:27017               0.0.0.0:*                   LISTEN      18924/mongod
unix  2      [ ACC ]     STREAM     LISTENING     66911078 18924/mongod        /tmp/mongodb-27017.sock
[root@leco mongo]#

配置文件解释

dbpath = /usr/local/mongodb/data/db            # 数据文件存放目录
logpath = /usr/local/mongodb/logs/mongodb.log  # 日志文件存放目录
port = 27017                                   # 端口
fork = true                                    # 以守护程序的方式启用，即在后台运行
bind_ip=0.0.0.0                                # 允许所有的连接

2.6 docker安装

docker pull mongo
docker run -itd --name=mongo_test -p 27017:27017 mongo

3. 概念介绍

       在mongodb中基本的概念是文档、集合、数据库，在其他NoSQL中对比

SQL术语/概念	MongoDB术语/概念	解释/说明
database	database	数据库
table	collection	数据库表/集合
row	document	数据记录行/文档
column	field	数据字段/域
index	index	索引
table joins		表连接,MongoDB不支持
primary key	primary key	主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键

3.1 数据库

       一个mongodb中可以建立多个数据库。

       MongoDB的默认数据库为"db"，该数据库存储在data目录中。

       MongoDB的单个实例可以容纳多个独立的数据库，每一个都有自己的集合和权限，不同的数据库也放置在不同的文件中。

       "show dbs" 命令可以显示所有数据的列表。

[root@leco mongo]# mongo
MongoDB shell version v4.0.6
sconnecting to: mongodb://127.0.0.1:27017/?gssapiServiceName=mongodb                                                                                                                        sho^HsImplicit session: session { "id" : UUID("6b210996-2e69-4e35-bd6d-7ee0a946cdc5") }
^H^H^H^H^HMongoDB server version: 4.0.6
Welcome to the MongoDB shell.
For interactive help, type "help".
For more comprehensive documentation, see
    http://docs.mongodb.org/
Questions? Try the support group
    http://groups.google.com/group/mongodb-user
Server has startup warnings:
2019-02-27T09:59:22.485+0800 I STORAGE  [initandlisten]
2019-02-27T09:59:22.485+0800 I STORAGE  [initandlisten] ** WARNING: Using the XFS filesystem is strongly recommended with the WiredTiger storage engine
2019-02-27T09:59:22.485+0800 I STORAGE  [initandlisten] **          See http://dochub.mongodb.org/core/prodnotes-filesystem
2019-02-27T09:59:23.449+0800 I CONTROL  [initandlisten]
2019-02-27T09:59:23.449+0800 I CONTROL  [initandlisten] ** WARNING: Access control is not enabled for the database.
2019-02-27T09:59:23.449+0800 I CONTROL  [initandlisten] **          Read and write access to data and configuration is unrestricted.
2019-02-27T09:59:23.449+0800 I CONTROL  [initandlisten] ** WARNING: You are running this process as the root user, which is not recommended.
2019-02-27T09:59:23.449+0800 I CONTROL  [initandlisten]
2019-02-27T09:59:23.450+0800 I CONTROL  [initandlisten]
2019-02-27T09:59:23.450+0800 I CONTROL  [initandlisten] ** WARNING: /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled is 'always'.
2019-02-27T09:59:23.450+0800 I CONTROL  [initandlisten] **        We suggest setting it to 'never'
2019-02-27T09:59:23.451+0800 I CONTROL  [initandlisten]
2019-02-27T09:59:23.451+0800 I CONTROL  [initandlisten] ** WARNING: /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag is 'always'.
2019-02-27T09:59:23.451+0800 I CONTROL  [initandlisten] **        We suggest setting it to 'never'
2019-02-27T09:59:23.451+0800 I CONTROL  [initandlisten]
2019-02-27T09:59:23.451+0800 I CONTROL  [initandlisten] ** WARNING: soft rlimits too low. rlimits set to 7424 processes, 65535 files. Number of processes should be at least 32767.5 : 0.5 times number of files.
2019-02-27T09:59:23.451+0800 I CONTROL  [initandlisten]
> show dbs;
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB

执行 "db" 命令可以显示当前数据库对象或集合。运行"use"命令，可以连接到一个指定的数据库。

> db
test
> use local
switched to db local
> db
local

以上实例命令中，"local" 是你要链接的数据库。

3.2 特殊库

• admin： 从权限的角度来看，这是"root"数据库。要是将一个用户添加到这个数据库，这个用户自动继承所有数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行，比如列出所有的数据库或者关闭服务器。
• local: 这个数据永远不会被复制，可以用来存储限于本地单台服务器的任意集合
• config: 当Mongo用于分片设置时，config数据库在内部使用，用于保存分片的相关信息。

3.3 文档

       文档是一组键值(key-value)对(即BSON)。MongoDB 的文档不需要设置相同的字段，并且相同的字段不需要相同的数据类型，这与关系型数据库有很大的区别，也是 MongoDB 非常突出的特点。

       一个简单的文档例子如下：

{"site":"https://caimengzhi.github.io/books/", "name":"cmz"}

       DBMS 与 MongoDB 对应的术语：

RDBMS	MongoDB
数据库	数据库
表格	集合
行	文档
列	字段
表联合	嵌入文档
主键	主键 (MongoDB 提供了 key 为 _id )

注意

1. 文档中的键/值对是有序的。
2. 文档中的值不仅可以是在双引号里面的字符串，还可以是其他几种数据3. 类型（甚至可以是整个嵌入的文档)。
4. MongoDB区分类型和大小写。
5. MongoDB的文档不能有重复的键。
6. 文档的键是字符串。除了少数例外情况，键可以使用任意UTF-8字符。
7. 键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
8. .和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。
9. 以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)

3.4 集合

3.4.1 介绍

       集合就是 MongoDB 文档组，类似于 RDBMS （关系数据库管理系统：Relational Database Management System)中的表格。集合存在于数据库中，集合没有固定的结构，这意味着你在对集合可以插入不同格式和类型的数据，但通常情况下我们插入集合的数据都会有一定的关联性。

       比如，我们可以将以下不同数据结构的文档插入到集合中：

{"site":"https://caimengzhi.github.io/books/"}
{"site":"https://caimengzhi.github.io/books/","name":"cmz"}
{"site":"https://caimengzhi.github.io/books/","name":"cmz","num":66}

当第一个文档插入时，集合就会被创建。

3.4.2 合法的集合名

• 集合名不能是空字符串""。
• 集合名不能含有\0字符（空字符)，这个字符表示集合名的结尾。
• 集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。
• 用户创建的集合名字不能含有保留字符。有些驱动程序的确支持在集合名里面包含，这是因为某些系统生成的集合中包含该字符。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。　

3.5 元数据

       数据库的信息是存储在集合中。它们使用了系统的命名空间：

dbname.system.*

4 数据类型

       下表为MongoDB中常用的几种数据类型。

数据类型	描述
String	字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。
Integer	整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。
Boolean	布尔值。用于存储布尔值（真/假）。
Double	双精度浮点值。用于存储浮点值。
Min/Max keys	将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。
Array	用于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	用于创建空值。
Symbol	符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。
Date	日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。
Object ID	对象 ID。用于创建文档的 ID。
Binary Data	二进制数据。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。

4.1 ObjectId

       ObjectId

• 类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含义是：
• 前 4 个字节表示创建 unix 时间戳,格林尼治时间 UTC 时间，比北京时间晚了 8 个小时
• 接下来的 3 个字节是机器标识码
• 紧接的两个字节由进程 id 组成 PID
• 最后三个字节是随机数

0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|10|11
       |     |   |
时间戳 |机器 |PID|计数器

       MongoDB 中存储的文档必须有一个 _id 键。这个键的值可以是任何类型的，默认是个 ObjectId 对象

       由于 ObjectId 中保存了创建的时间戳，所以你不需要为你的文档保存时间戳字段，你可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间:

> var newObject = ObjectId()
> newObject.getTimestamp()
ISODate("2019-02-27T02:24:17Z")

ObjectId 转为字符串

> newObject.str
5c75f4d1970254564966ebd4

4.2 字符串

       BSON 字符串都是 UTF-8 编码。

4.3 时间戳

       BSON 有一个特殊的时间戳类型用于 MongoDB 内部使用，与普通的 日期 类型不相关。 时间戳值是一个 64 位的值。其中：

• 前32位是一个 time_t 值（与Unix新纪元相差的秒数）
• 后32位是在某秒中操作的一个递增的序数

单个 mongod 实例中，时间戳值通常是唯一的。在复制集中， oplog 有一个 ts 字段。这个字段中的值使用BSON时间戳表示了操作时间。

4.4 日期

       表示当前距离 Unix新纪元（1970年1月1日）的毫秒数。日期类型是有符号的, 负数表示 1970 年之前的日期。

> var mydate1 = new Date()     //格林尼治时间
> mydate1
ISODate("2019-02-27T02:27:17.952Z")
> typeof mydate1
object

这样创建的时间是日期类型，可以使用 JS 中的 Date 类型的方法。 返回一个时间类型的字符串：

> var mydate1str = mydate1.toString()
> mydate1str
Wed Feb 27 2019 10:27:17 GMT+0800 (CST)
> typeof mydate1str
string

或者

> Date()
Wed Feb 27 2019 10:29:06 GMT+0800 (CST)