MongoDB
MongoDB
MongoDB相关概念
业务应用场景
传统的关系型数据库（如MySQL），在数据操作的“三高”需求以及应对Web2.0的网站需求面前，显得力不从心 解释：“三高”需求：
- High performance - 对数据库高并发读写的需求。
- Huge Storage - 对海量数据的高效率存储和访问的需求。
- High Scalability && High Availability- 对数据库的高可扩展性和高可用性的需求。
而MongoDB可应对“三高”需求。
具体的应用场景如：
- 社交场景，使用 MongoDB 存储存储用户信息，以及用户发表的朋友圈信息，通过地理位置索引实现附近的人、地点等功能。
- 游戏场景，使用 MongoDB 存储游戏用户信息，用户的装备、积分等直接以内嵌文档的形式存储，方便查询、高效率存储和访问。
- 物流场景，使用 MongoDB 存储订单信息，订单状态在运送过程中会不断更新，以 MongoDB 内嵌数组的形式来存储，一次查询就能将 订单所有的变更读取出来。
- 物联网场景，使用 MongoDB 存储所有接入的智能设备信息，以及设备汇报的日志信息，并对这些信息进行多维度的分析。
- 视频直播，使用 MongoDB 存储用户信息、点赞互动信息等。
这些应用场景中，数据操作方面的共同特点是： （1）数据量大 （2）写入操作频繁（读写都很频繁） （3）价值较低的数据，对事务性要求不高 对于这样的数据，我们更适合使用MongoDB来实现数据的存储
什么时候选择MongoDB
- 在架构选型上，除了上述的三个特点外，如果你还犹豫是否要选择它？可以考虑以下的一些问题：
- 应用不需要事务及复杂 join 支持
- 新应用，需求会变，数据模型无法确定，想快速迭代开发
- 应用需要2000-3000以上的读写QPS（更高也可以）
- 应用需要TB甚至 PB 级别数据存储
- 应用发展迅速，需要能快速水平扩展
- 应用要求存储的数据不丢失
- 应用需要99.999%高可用
- 应用需要大量的地理位置查询、文本查询
- 如果上述有1个符合，可以考虑 MongoDB，2个及以上的符合，选择 MongoDB 绝不会后悔。
思考：如果用MySQL呢？ 答：相对MySQL，可以以更低的成本解决问题（包括学习、开发、运维等成本）
MongoDB简介
MongoDB是一个开源、高性能、无模式的文档型数据库，当初的设计就是用于简化开发和方便扩展，是NoSQL数据库产品中的一种。是最像关系型数据库（MySQL）的非关系型数据库。
它支持的数据结构非常松散，是一种类似于 JSON 的 格式叫BSON，所以它既可以存储比较复杂的数据类型，又相当的灵活
MongoDB中的记录是一个文档，它是一个由字段和值对（field:value）组成的数据结构。MongoDB文档类似于JSON对象，即一个文档认 为就是一个对象。字段的数据类型是字符型，它的值除了使用基本的一些类型外，还可以包括其他文档、普通数组和文档数组。
体系结构
MySQL和MongoDB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 | |
嵌入文档 | MongoDB通过嵌入式文档来替代多表连接 | |
primary key | primary key | 主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键 |
数据模型
MongoDB的最小存储单位就是文档(document)对象。文档(document)对象对应于关系型数据库的行。数据在MongoDB中以BSON（Binary-JSON）文档的格式存储在磁盘上。
BSON（Binary Serialized Document Format）是一种类json的一种二进制形式的存储格式，简称Binary JSON。BSON和JSON一样，支持 内嵌的文档对象和数组对象，但是BSON有JSON没有的一些数据类型，如Date和BinData类型。
BSON采用了类似于 C 语言结构体的名称、对表示方法，支持内嵌的文档对象和数组对象，具有轻量性、可遍历性、高效性的三个特点，可以有效描述非结构化数据和结构化数据。这种格式的优点是灵活性高，但它的缺点是空间利用率不是很理想。
Bson中，除了基本的JSON类型：string,integer,boolean,double,null,array和object，mongo还使用了特殊的数据类型。这些类型包括date,object id,binary data,regular expression 和code。每一个驱动都以特定语言的方式实现了这些类型，查看你的驱动的文档来获取详 细信息。
BSON数据类型参考列表：
数据类型 | 描述 | 举例 |
|---|---|---|
字符串 | UTF-8字符串都可表示为字符串类型的数据 | {“x” : “foobar”} |
对象id | 对象id是文档的12字节的唯一 ID | {{“X” :ObjectId() } |
布尔值 | 真或者假：true或者false | {“x”:true} |
数组 | 值的集合或者列表可以表示成数组 | {“x” ： [“a”, “b”, “c”]} |
32位整数 | 类型不可用。JavaScript仅支持64位浮点数，所以32位整数会被自动转换 | shell是不支持该类型的，shell中默认会转换成64位浮点数 |
64位整数 | 不支持这个类型。shell会使用一个特殊的内嵌文档来显示64位整数 | shell是不支持该类型的，shell中默认会转换成64位浮点数 |
64位浮点数 | shell中的数字就是这一种类型 | {“x”：3.14159，“y”：3} |
null | 表示空值或者未定义的对象 | {“x”:null} |
undefined | 文档中也可以使用未定义类型 | {“x”:undefined} |
符号 | shell不支持，shell会将数据库中的符号类型的数据自动转换成字符串 | |
正则表达式 | 文档中可以包含正则表达式，采用JavaScript的正则表达式语法 | {“x” ： /foobar/i} |
代码 | 文档中还可以包含JavaScript代码 | {“x” ： function() { /* …… */ }} |
二进制数据 | 二进制数据可以由任意字节的串组成，不过shell中无法使用 | |
最大值/最小值 | BSON包括一个特殊类型，表示可能的最大值。shell中没有这个类型。 |
提示：
shell默认使用64位浮点型数值。{“x”：3.14}或{“x”：3}。对于整型值，可以使用NumberInt（4字节符号整数）或NumberLong（8字节符 号整数），{“x”:NumberInt(“3”)}{“x”:NumberLong(“3”)}
MongoDB的特点
MongoDB主要有如下特点：
- 高性能：MongoDB提供高性能的数据持久性。特别是,对嵌入式数据模型的支持减少了数据库系统上的I/O活动。索引支持更快的查询，并且可以包含来自嵌入式文档和数组的键。mmapv1、wiredtiger、mongorocks（rocksdb）、in-memory 等多引擎支持满足各种场景需求。Gridfs解决文件存储的需求。
- 高可用性：MongoDB的复制工具称为副本集（replica set），它可提供自动故障转移和数据冗余。
- 高扩展性：MongoDB提供了水平可扩展性作为其核心功能的一部分。分片将数据分布在一组集群的机器上。（海量数据存储，服务能力水平扩展）;从3.4开始，MongoDB支持基于片键创建数据区域。在一个平衡的集群中，MongoDB将一个区域所覆盖的读写只定向到该区域内的那些片。
- 丰富的查询支持：MongoDB支持丰富的查询语言，支持读和写操作(CRUD)，比如数据聚合、文本搜索和地理空间查询等。
- 其他特点：如无模式（动态模式）、灵活的文档模型
单机部署
Windows系统中的安装启动
第一步：下载安装包
MongoDB 提供了可用于 32 位和 64 位系统的预编译二进制包，你可以从MongoDB官网下载安装，MongoDB 预编译二进制包下载地址： https://www.mongodb.com/try/download/community
根据上图所示下载 zip 包。 提示：版本的选择： MongoDB的版本命名规范如：x.y.z； y为奇数时表示当前版本为开发版，如：1.5.2、4.1.13； y为偶数时表示当前版本为稳定版，如：1.6.3、4.0.10； z是修正版本号，数字越大越好。 详情：http://docs.mongodb.org/manual/release-notes/#release-version-numbers
第二步：解压安装启动
将压缩包解压到一个目录中。 在解压目录中，手动建立一个目录用于存放数据文件，如 data/db
方式1：命令行参数方式启动服务 在 bin 目录中打开命令行提示符，输入如下命令：
mongod --dbpath=..\data\db
我们在启动信息中可以看到，mongoDB的默认端口是27017，如果我们想改变默认的启动端口，可以通过–port来指定端口。 为了方便我们每次启动，可以将安装目录的bin目录设置到环境变量的path中， bin 目录下是一些常用命令，比如 mongod 启动服务用的， mongo 客户端连接服务用的。
方式2：配置文件方式启动服务 在解压目录中新建 config 文件夹，该文件夹中新建配置文件 mongod.conf ，内如参考如下：
systemLog:
destination: file
path: "D:/worksoftware/MongoDB/mongodb/log/mongod.log" #日志路径
logAppend: true
storage:
journal:
enabled: true
dbPath: "D:/worksoftware/MongoDB/data" #data路径
net:
#bindIp: 127.0.0.1
port: 27017
setParameter:
enableLocalhostAuthBypass: false详细配置项内容可以参考官方文档：https://docs.mongodb.com/manual/reference/configuration-options/
配置文件中如果使用双引号，比如路径地址，自动会将双引号的内容转义。如果不转义，则会报错：
解决： a. 对 \ 换成 / 或 \ b. 如果路径中没有空格，则无需加引号。 2）配置文件中不能以Tab分割字段
解决： 将其转换成空格。 启动方式：
mongod -f ../config/mongod.conf
或
mongod --config ../config/mongod.confShell连接(mongo命令)
在命令提示符输入以下shell命令即可完成登陆
mongo --host=127.0.0.1 --port=27017查看已经有的数据库
>show databases退出mongodb
exitCompass-图形化界面客户端
到MongoDB官网下载MongoDB Compass 地址：https://www.mongodb.com/download-center/v2/compass?initial=true
如果是下载安装版，则按照步骤安装；如果是下载加压缩版，直接解压，执行里面的 MongoDBCompassCommunity.exe 文件即可。 在打开的界面中，输入主机地址、端口等相关信息，点击连接：
Linux系统中的安装启动和连接
目标：在Linux中部署一个单机的MongoDB，作为生产环境下使用。 提示：和Windows下操作差不多。 步骤如下： （1）先到官网下载压缩包 mongod-linux-x86_64-4.0.10.tgz 。 （2）上传压缩包到Linux中，解压到当前目录：
tar -xvf mongodb-linux-x86_64-4.0.10.tgz（3）移动解压后的文件夹到指定的目录中：
mv mongodb-linux-x86_64-4.0.10 /usr/local/mongodb（4）新建几个目录，分别用来存储数据和日志：
#数据存储目录
mkdir -p /mongodb/single/data/db
#日志存储目录
mkdir -p /mongodb/single/log（5）新建并修改配置文件
vi /mongodb/single/mongod.conf配置文件的内容如下：
systemLog:
#MongoDB发送所有日志输出的目标指定为文件
# #The path of the log file to which mongod or mongos should send all diagnostic logging information
destination: file
#mongod或mongos应向其发送所有诊断日志记录信息的日志文件的路径
path: "/mongodb/single/log/mongod.log"
#当mongos或mongod实例重新启动时，mongos或mongod会将新条目附加到现有日志文件的末尾。
logAppend: true
storage:
#mongod实例存储其数据的目录。storage.dbPath设置仅适用于mongod。
##The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is "/data/db".
dbPath: "/mongodb/single/data/db"
journal:
#启用或禁用持久性日志以确保数据文件保持有效和可恢复。
enabled: true
processManagement:
#启用在后台运行mongos或mongod进程的守护进程模式。
fork: true
net:
#服务实例绑定的IP，默认是localhost
bindIp: localhost,192.168.0.2
#bindIp
#绑定的端口，默认是27017
port: 27017（6）启动MongoDB服务
[root@bobohost single]# /usr/local/mongodb/bin/mongod -f /mongodb/single/mongod.conf
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 90384
child process started successfully, parent exiting注意： 如果启动后不是 successfully ，则是启动失败了。原因基本上就是配置文件有问题。 通过进程来查看服务是否启动了：
[root@bobohost single]# ps -ef |grep mongod
root 90384 1 0 8月26 ? 00:02:13 /usr/local/mongdb/bin/mongod -f /mongodb/single/mongod.conf（7）分别使用mongo命令和compass工具来连接测试。 提示：如果远程连接不上，需要配置防火墙放行，或直接关闭linux防火墙
#查看防火墙状态
systemctl status firewalld
#临时关闭防火墙
systemctl stop firewalld
#开机禁止启动防火墙
systemctl disable firewalld（8）停止关闭服务 停止服务的方式有两种：快速关闭和标准关闭，下面依次说明： （一）快速关闭方法（快速，简单，数据可能会出错） 目标：通过系统的kill命令直接杀死进程： 杀完要检查一下，避免有的没有杀掉。
#通过进程编号关闭节点
kill -2 54410【补充】 如果一旦是因为数据损坏，则需要进行如下操作（了解）： 1）删除lock文件：
rm -f /mongodb/single/data/db/*.lock2）修复数据：
/usr/local/mongdb/bin/mongod --repair --dbpath=/mongodb/single/data/db（二）标准的关闭方法（数据不容易出错，但麻烦）： 目标：通过mongo客户端中的shutdownServer命令来关闭服务 主要的操作步骤参考如下：
//客户端登录服务，注意，这里通过localhost登录，如果需要远程登录，必须先登录认证才行。
mongo --port 27017
//#切换到admin库
use admin
//关闭服务
db.shutdownServer()