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MongoDB2 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
文档
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)

文章作者: 夏天
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