MongoDB简介

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库。由 C++ 语言编写。旨在为 WEB 应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

MongoDB 是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。

关系数据库管理系统（RDMBSs）  关系型数据库遵循ACID规则

分布式系统

分布式系统（distributed system）由多台计算机和通信的软件组件通过计算机网络连接（本地网络或广域网）组成。

分布式系统是建立在网络之上的软件系统。正是因为软件的特性，所以分布式系统具有高度的内聚性和透明性。

因此，网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件（特别是操作系统），而不是硬件。

分布式系统可以应用在不同的平台上如：PC、工作站、局域网和广域网上等。

什么是NoSQL?

NoSQL，指的是非关系型的数据库。NoSQL有时也称作Not Only SQL的缩写，是对不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统称。

NoSQL用于超大规模数据的存储。（例如谷歌或Facebook每天为他们的用户收集万亿比特的数据）。这些类型的数据存储不需要固定的模式，无需多余操作就可以横向扩展。

CAP定理（CAP theorem）

在计算机科学中, CAP定理（CAP theorem）, 又被称作布鲁尔定理（Brewer's theorem）, 它指出对于一个分布式计算系统来说，不可能同时满足以下三点:

    一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)

    可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)

    分隔容忍(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)

CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。

因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类：

    CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。

    CP - 满足一致性，分区容忍性的系统，通常性能不是特别高。

    AP - 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些。

BASE

BASE：Basically Available, Soft-state, Eventually Consistent。 由 Eric Brewer 定义。

CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。

BASE是NoSQL数据库通常对可用性及一致性的弱要求原则:

    Basically Availble --基本可用

    Soft-state --软状态/柔性事务。 "Soft state" 可以理解为"无连接"的, 而 "Hard state" 是"面向连接"的

    Eventual Consistency --最终一致性 最终一致性， 也是是 ACID 的最终目的。

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。

概念解析

文档的数据结构和JSON基本一样。所有存储在集合中的数据都是BSON格式。BSON是一种类json的一种二进制形式的存储格式,简称Binary JSON。

命令行下运行 MongoDB 服务器

为了从命令提示符下运行 MongoDB 服务器，你必须从 MongoDB 目录的 bin 目录中执行 mongod.exe 文件。打开cmd命令窗口，输入以下命令：

cd c:\softdownload\mongodb\bin（自己的文件目录）   

mongod --dbpath d:\data\db

使用MongoVUE可视化工具，要用一下启动命令：mongod --storageEngine mmapv1 --dbpath d:\data\db

连接MongoDB

上面命令窗口不能关闭，不然访问不到服务器，我们可以在命令窗口中运行 mongo.exe 命令即可连接上 MongoDB，执行如下命令：

cd c:\softdownload\mongodb\bin（自己的文件目录）

mongo

//指定用户名和密码连接到指定的MongoDB数据库

mongo 192.168.***.***:27017/test -u user -p password

关闭 MongoDB 服务use admindb.shutdownServer()

基本数据操作命令

创建数据库：use DATABASE_NAME   如果数据库不存在，则创建数据库，否则切换到指定数据库。

查看所有数据库：show dbs  

MongoDB 中默认的数据库为 test，如果你没有创建新的数据库，集合将存放在 test 数据库中。

删除数据库：db.dropDatabase()  删除当前数据库，默认为 test，你可以使用 db 命令查看当前数据库名。

举例：删除sunck数据库    use  sunck  先切换到数据库，再删除 db.dropDatabase()

删除集合：db.collection.drop()    例如删除test集合：db.test.drop()

插入文档：db.COLLECTION_NAME.insert(document)

document=({title: 'MongoDB 教程',

        description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',

        by: 'sck学习MongoDB',

        url:'www.baidu.com',

        tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],

        likes: 100});

插入文档你也可以使用 db.COLLECTION_NAME.save(document) 命令。如果不指定 _id 字段 save() 方法类似于 insert() 方法。如果指定 _id 字段，则会更新该 _id 的数据。

更新文档：

db.col.update({'title':'MongoDB 教程'},{$set:{'title':'MongoDB'}})

db.collection.update(

        <query>,

        <update>,

    {

         upsert: <boolean>,

         multi: <boolean>,

         writeConcern: <document>

})

参数说明：

query : update的查询条件，类似sql update查询内where后面的。

update : update的对象和一些更新的操作符（如$,$inc...）等，也可以理解为sql update查询内set后面的

upsert : 可选，这个参数的意思是，如果不存在update的记录，是否插入objNew,true为插入，默认是false，不插入。

multi : 可选，mongodb 默认是false,只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true,就把按条件查出来多条记录全部更新。

writeConcern :可选，抛出异常的级别。

在3.2版本开始，MongoDB提供以下更新集合文档的方法：

db.collection.updateOne() 向指定集合更新单个文档   

db.test_collection.updateOne({"name":"abc"},{$set:{"age":"28"}})

db.collection.updateMany() 向指定集合更新多个文档  

db.test_collection.updateMany({"age":{$gt:"10"}},{$set:{"status":"xyz"}})

删除文档：

remove() 方法已经过时了，现在官方推荐使用 deleteOne() 和 deleteMany() 方法。

如删除集合下全部文档：

db.inventory.deleteMany({})

删除 status 等于 A 的全部文档：

db.inventory.deleteMany({ status : "A" })

删除 status 等于 D 的一个文档：

db.inventory.deleteOne( { status: "D" } )

查询文档：db.collection.find(query, projection)

query：可选，使用查询操作符指定查询条件

projection：可选，使用投影操作符指定返回的键。查询时返回文档中所有键值， 只需省略该参数即可（默认省略）。

db.col.find({},{"title":1,_id:0}).limit(2)   

补充说明：

第一个 {} 放 where 条件，为空表示返回集合中所有文档。

第二个 {} 指定那些列显示和不显示 （0表示不显示 1表示显示)。

db.col.find().pretty()   pretty() 方法以格式化的方式来显示所有文档

除了 find() 方法之外，还有一个 findOne() 方法，它只返回一个文档。

MongoDB 与 RDBMS Where 语句比较

如果你熟悉常规的 SQL 数据，通过下表可以更好的理解 MongoDB 的条件语句查询：

MongoDB AND 条件

MongoDB 的 find() 方法可以传入多个键(key)，每个键(key)以逗号隔开，及常规 SQL 的 AND 条件。

语法格式如下：db.col.find({key1:value1, key2:value2}).pretty()

MongoDB OR 条件

MongoDB OR 条件语句使用了关键字 $or,语法格式如下：

db.col.find(

{

    $or: [

        {key1: value1}, {key2:value2}

    ]

}).pretty()

$type 操作符

MongoDB 中可以使用的类型如下表所示：

如果想获取 "col" 集合中 title 为 String 的数据，你可以使用以下命令：

db.col.find({"title" : {$type : 2}})

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

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

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

在MongoDB中使用使用sort()方法对数据进行排序，sort()方法可以通过参数指定排序的字段，并使用 1 和 -1 来指定排序的方式，其中 1 为升序排列，而-1是用于降序排列。

注意：当查询时同时使用sort,skip,limit，无论位置先后，最先执行顺序 sort再skip再limit。

MongoDB 索引

索引通常能够极大的提高查询的效率，如果没有索引，MongoDB在读取数据时必须扫描集合中的每个文件并选取那些符合查询条件的记录。

这种扫描全集合的查询效率是非常低的，特别在处理大量的数据时，查询可以要花费几十秒甚至几分钟，这对网站的性能是非常致命的。

索引是特殊的数据结构，索引存储在一个易于遍历读取的数据集合中，索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构

ensureIndex() 方法

MongoDB使用 ensureIndex() 方法来创建索引。

语法

ensureIndex()方法基本语法格式如下所示：

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

语法中 Key 值为你要创建的索引字段，1为指定按升序创建索引，如果你想按降序来创建索引指定为-1即可。

实例

db.col.ensureIndex({"title":1})

ensureIndex() 方法中你也可以设置使用多个字段创建索引（关系型数据库中称作复合索引）。

db.col.ensureIndex({"title":1,"description":-1})

MongoDB 聚合

MongoDB中聚合(aggregate)主要用于处理数据(诸如统计平均值,求和等)，并返回计算后的数据结果。有点类似sql语句中的 count(*)。

aggregate() 方法

MongoDB中聚合的方法使用aggregate()。

语法

aggregate() 方法的基本语法格式如下所示：

db.COLLECTION_NAME.aggregate(AGGREGATE_OPERATION)

下表展示了一些聚合的表达式:

MongoDB数据备份

在Mongodb中我们使用mongodump命令来备份MongoDB数据。该命令可以导出所有数据到指定目录中。

mongodump命令可以通过参数指定导出的数据量级转存的服务器。

语法

mongodump命令脚本语法如下：

mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory

-h：

MongDB所在服务器地址，例如：127.0.0.1，当然也可以指定端口号：127.0.0.1:27017

-d：

需要备份的数据库实例，例如：test

-o：

备份的数据存放位置，例如：c:\data\dump，当然该目录需要提前建立，在备份完成后，系统自动在dump目录下建立一个test目录，这个目录里面存放该数据库实例的备份数据。

实例

在本地使用 27017启动你的mongod服务。

打开命令提示符窗口，进入MongoDB安装目录的bin目录输入命令mongodump:

mongodump -h 127.0.0.1 -d sunck -o d:\data\dump

MongoDB数据恢复

mongodb使用 mongorestore 命令来恢复备份的数据。

语法

mongorestore命令脚本语法如下：

mongorestore -h <hostname><:port> -d dbname <path>

    --host <:port>, -h <:port>：

    MongoDB所在服务器地址，默认为： localhost:27017

    --db , -d ：

    需要恢复的数据库实例，例如：test，当然这个名称也可以和备份时候的不一样，比如test2

    --drop：

    恢复的时候，先删除当前数据，然后恢复备份的数据。就是说，恢复后，备份后添加修改的数据都会被删除，慎用哦！

    <path>：

    mongorestore 最后的一个参数，设置备份数据所在位置，例如：c:\data\dump\test。

    你不能同时指定 <path> 和 --dir 选项，--dir也可以设置备份目录。

    --dir：

    指定备份的目录

    你不能同时指定 <path> 和 --dir 选项。

接下来我们执行以下命令:mongorestore -h localhost:27017 -d sunck d:\data\dump\sunck

MongoDB 监控

在你已经安装部署并允许MongoDB服务后，你必须要了解MongoDB的运行情况，并查看MongoDB的性能。这样在大流量得情况下可以很好的应对并保证MongoDB正常运作。

MongoDB中提供了mongostat 和 mongotop 两个命令来监控MongoDB的运行情况。

MongoDB 关系

MongoDB 的关系表示多个文档之间在逻辑上的相互联系。

文档间可以通过嵌入和引用来建立联系。

MongoDB 中的关系可以是：

    1:1 (1对1)

    1: N (1对多)

    N: 1 (多对1)

    N: N (多对多)

MongoDB 数据库引用

MongoDB 引用有两种：

    手动引用（Manual References）

    DBRefs

DBRefs vs 手动引用

考虑这样的一个场景，我们在不同的集合中 (address_home, address_office, address_mailing, 等)存储不同的地址（住址，办公室地址，邮件地址等）。

这样，我们在调用不同地址时，也需要指定集合，一个文档从多个集合引用文档，我们应该使用 DBRefs。

DBRef的形式：{ $ref , $id , $db  }

三个字段表示的意义为：

    $ref：集合名称

    $id：引用的id

    $db:数据库名称，可选参数

以下代码中，我们通过指定 $ref 参数（address_home 集合）来查找集合中指定id的用户地址信息：

var user = db.users.findOne({"name":"sunck"})

var dbRef = user.address

db[dbRef.$ref].findOne({"_id":(dbRef.$id)})