什么是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。

主要特点

• 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。

MongoDB 下载

你可以在mongodb官网下载该安装包，地址为：https://www.mongodb.com/download-center#community。

MongoDB 工具

有几种可用于MongoDB的管理工具。

监控

MongoDB提供了网络和系统监控工具Munin，它作为一个插件应用于MongoDB中。

Gangila是MongoDB高性能的系统监视的工具，它作为一个插件应用于MongoDB中。

基于图形界面的开源工具 Cacti, 用于查看CPU负载, 网络带宽利用率,它也提供了一个应用于监控 MongoDB 的插件。

GUI

Fang of Mongo – 网页式,由Django和jQuery所构成。

Futon4Mongo – 一个CouchDB Futon web的mongodb山寨版。

Mongo3 – Ruby写成。

MongoHub – 适用于OSX的应用程序。

Opricot – 一个基于浏览器的MongoDB控制台, 由PHP撰写而成。

Database Master — Windows的mongodb管理工具

RockMongo — 最好的PHP语言的MongoDB管理工具，轻量级, 支持多国语言.

MongoDB 应用案例

Craiglist上使用MongoDB的存档数十亿条记录。

FourSquare，基于位置的社交网站，在Amazon EC2的服务器上使用MongoDB分享数据。

Shutterfly，以互联网为基础的社会和个人出版服务，使用MongoDB的各种持久性数据存储的要求。

bit.ly, 一个基于Web的网址缩短服务，使用MongoDB的存储自己的数据。

spike.com，一个MTV网络的联营公司， spike.com使用MongoDB的。

Intuit公司，一个为小企业和个人的软件和服务提供商，为小型企业使用MongoDB的跟踪用户的数据。

sourceforge.net，资源网站查找，创建和发布开源软件免费，使用MongoDB的后端存储。

etsy.com ，一个购买和出售手工制作物品网站，使用MongoDB。

纽约时报，领先的在线新闻门户网站之一，使用MongoDB。

CERN，著名的粒子物理研究所，欧洲核子研究中心大型强子对撞机的数据使用MongoDB。

MongoDB 安装

以MacOs系统为例

mongodb官网下载该安装包，地址为：https://www.mongodb.com/download-center#community。

使用 curl 命令来下载安装：

# 进入 /usr/local
cd /usr/local

# 下载
sudo curl -O https://fastdl.mongodb.org/osx/mongodb-osx-ssl-x86_64-4.0.9.tgz

# 解压
sudo tar -zxvf mongodb-osx-ssl-x86_64-4.0.9.tgz

# 重命名为 mongodb 目录

sudo mv mongodb-osx-x86_64-4.0.9/ mongodb
安装完成后，我们可以把 MongoDB 的二进制命令文件目录（安装目录/bin）添加到 PATH 路径中：

export PATH=/usr/local/mongodb/bin:$PATH

使用 brew 安装

brew tap mongodb/brew

安装MongoDB社区服务器的最新可用生产版本（包括所有命令行工具）。

$ brew install mongodb-community

创建全局路径 PATH：

编辑 ~/.bash_profile

添加：
export PATH=$PATH:/usr/local/Cellar/mongodb-community/4.2.1/bin

# 如果要安装支持 TLS/SSL 命令如下：

#sudo brew install mongodb --with-openssl
#安装最新开发版本：

#sudo brew install mongodb --devel

运行 MongoDB

1、首先我们创建一个数据库存储目录 ~/data/db：

mkdir -p ~/data/db

启动 mongodb，数据库目录指向 ~/data/db：

mongod --dbpath ~/data/db/

再打开一个终端进入执行以下命令：

$ mongo
MongoDB shell version v4.0.9
connecting to: mongodb://127.0.0.1:27017/?gssapiServiceName=mongodb
Implicit session: session { "id" : UUID("3c12bf4f-695c-48b2-b160-8420110ccdcf") }
MongoDB server version: 4.0.9
……
> 1 + 1
2
> 
注意：默认的数据库目录为 /data/db：如果你的数据库目录不是/data/db，可以通过 --dbpath 来指定。

MongoDB 概念解析

不管我们学习什么数据库都应该学习其中的基础概念，在mongodb中基本的概念是文档、集合、数据库，下面我们挨个介绍。

下表将帮助您更容易理解Mongo中的一些概念：

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

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。

$ mongo
MongoDB shell version: 3.0.6
connecting to: test
> show dbs
local  0.078GB
test   0.078GB
>

执行 "db" 命令可以显示当前数据库对象或集合。

$ ./mongo
MongoDB shell version: 3.0.6
connecting to: test
> db
test
>

运行"use"命令，可以连接到一个指定的数据库。

> 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。

数据库名可以是满足以下条件的任意UTF-8字符串。

不能是空字符串（"")。
不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空字符)。
应全部小写。
最多64字节。

有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库。

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。

文档(Document)

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":"www.runoob.com", "name":"菜鸟教程"}

下表列出了 RDBMS 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 )

数据库服务	客户端
Mysqld/Oracle	mongod
mysql/sqlplus	mongo

需要注意的是：

文档中的键/值对是有序的。
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类型（甚至可以是整个嵌入的文档)。
MongoDB区分类型和大小写。
MongoDB的文档不能有重复的键。
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。

文档键命名规范：

键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
.和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。
以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。

集合

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”:”www.baidu.com"}
{“site”:”www.google.com","name":"Google"}
{“site”:”www.runoob.com","name":"菜鸟教程","num":5}
当第一个文档插入时，集合就会被创建。

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$。　
如下实例：

db.col.findOne()
capped collections
Capped collections 就是固定大小的collection。

它有很高的性能以及队列过期的特性(过期按照插入的顺序). 有点和 “RRD” 概念类似。

Capped collections 是高性能自动的维护对象的插入顺序。它非常适合类似记录日志的功能和标准的 collection 不同，你必须要显式的创建一个capped collection，指定一个 collection 的大小，单位是字节。collection 的数据存储空间值提前分配的。

Capped collections 可以按照文档的插入顺序保存到集合中，而且这些文档在磁盘上存放位置也是按照插入顺序来保存的，所以当我们更新Capped collections 中文档的时候，更新后的文档不可以超过之前文档的大小，这样话就可以确保所有文档在磁盘上的位置一直保持不变。

由于 Capped collection 是按照文档的插入顺序而不是使用索引确定插入位置，这样的话可以提高增添数据的效率。MongoDB 的操作日志文件 oplog.rs 就是利用 Capped Collection 来实现的。

要注意的是指定的存储大小包含了数据库的头信息。

db.createCollection(“mycoll”, {capped:true, size:100000})
在 capped collection 中，你能添加新的对象。
能进行更新，然而，对象不会增加存储空间。如果增加，更新就会失败 。
使用 Capped Collection 不能删除一个文档，可以使用 drop() 方法删除 collection 所有的行。
删除之后，你必须显式的重新创建这个 collection。
在32bit机器中，capped collection 最大存储为 1e9( 1X109)个字节。

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