一、MongoDB：安裝配置與快速入門指南

MongoDB安裝與快速入門

一、前言

MongoDB是一個基于分布式文件存儲的數據庫，介于關系型數據庫與非關系型數據庫之間，是非關系數據庫中功能最豐富，最像關系型數據庫的。它支持的結構非常松散，是類似json的bson格式，因此可以存儲比較復雜的數據類型。MongoDB最大的特點是它支持的查詢非常強大，其語法有點類似于面向對象的查詢語言，幾乎可以實現類似關系型數據庫單表查詢的絕大部分功能，而且還支持對數據建立索引。

Document(文檔)：是MongoDB中數據的基本單元，它非常類似于關系型數據庫中的數據行。
Collection(集合)：可以看作是一個擁有動態模式的表。
MongoDB的一個實例可以擁有多個相互獨立的數據庫(database), 每一個數據庫都擁有自己的集合。
每個文檔都有一個特殊的鍵`_id`, 這個鍵在文檔所屬的集合中是唯一的。

1.1. MongoDB

MongoDB是一個基于分布式文件存儲的NoSQL數據庫
由c++語言編寫，運行穩定，性能高
旨在為web應用提供可擴展的高性能的數據存儲解決方案

1.2. MongoDB特點

模式自由 :可以把不同結構的文檔存儲在同一個數據庫里
面向集合的存儲：適合存儲 JSON風格文件的形式
完整的索引支持：對任何屬性可索引
復制和高可用性：支持服務器之間的數據復制，支持主-從模式及服務器之間的相互復制。復制的主要目的是提供冗余及自動故障轉移
自動分片：支持云級別的伸縮性：自動分片功能支持水平的數據庫集群，可動態添加額外的機器
豐富的查詢：支持豐富的查詢表達方式，查詢指令使用JSON形式的標記，可輕易查詢文檔中的內嵌的對象及數組
快速就地更新：查詢優化器會分析查詢表達式，并生成一個高效的查詢計劃
高效的傳統存儲方式：支持二進制數據及大型對象（如照片或圖片)

1.3.MongoDB與SQL名詞解釋與對比

MongoDB術語與關系型SQL對比

document: 文檔，就是一個對象，由鍵值對構成，是json的擴展bson形式

{'name':'楊過', 'gender':'男'}

collection: 集合，類似于關系型數據庫中的表，存儲多個文檔，結構不固定

  {'name':'風清揚', 'age': 55, 'gender': '男'}
  {'name':'令狐沖', 'age': 32, 'gender': '男', 'partner':'小龍女'}
  {'name':'喬峰', 'age':40, 'gender': '男', 'kongfu':'響龍十八掌'}

database: 數據庫，是一個集合的物理容器，一個數據庫中可以包含多個集合。

二、文檔

文檔是MongoDB中的核心概念。文檔就是鍵值對的一個有序集。每種編程語言表示文檔的方法不太一樣，但是大多數編程語言都有一些通用的數據結構，比如映射map、散列hash、字典等。例如：

{"name": "風清揚", "age": 54, "gender":"男"}

MongoDB不但區分類型，還區分大小寫，比如下面的兩個文檔是不同的：

# 區分大小寫
{"name": "terminator"}
{"Name": "terminator"}
# 區分類型
{"age": "54"}
{"age": 54}

MongoDB中的鍵不能重復，例如下面的文檔是非法的：

{"name":"zhangsanfeng", "name":"zhangwuji", "age":56}

MongoDB中鍵/值是有順序的，例如，下面的兩個文檔也是不同的：

{"name":"linqingxia", "age": 52}
{"age": 52, "name":"linqingxia"}

三、集合

集合就是有一組文檔組成，相當于關系型數據庫中表的概念。而文檔就相當于關系型數據庫表中的一行記錄。

3.1.動態模式

集合是動態模式的，這就意味著集合里的文檔可以是各式各樣的，不需要每個文檔具有相同的鍵。例如：

{"name":"張無忌", "kongfu":"九陽神功", "age": 25}
{"department":"賬務部"}

需要注意的是，上面的文檔有不同值的類型、鍵的個數和鍵的名稱完全不相同。因為集合里面可以放置任何文檔，隨之而來的一個問題是：還有必要使用多個集合嗎？這里有幾個重要的原因：

如果把不同文檔不加以任何區分放在同一個集合里，無論對開發者還是管理者來說都非常困難。
在一個集合里查詢特定類型的文檔在速度上將消耗很大資源，分成多個集合后可以提高查詢效率。
把同種類型的文檔放在一個集合里，數據會更加集中。
創建索引時，需要使用文檔的附加結構（特別是創建唯一索引時）。索引是按照集合來定義的。在一個集合中放入一種類型的文檔，可以更加有效地對集合進行索引與操作。

3.2. 集合的命名規則

如同關系型數據庫中的表一樣，集合使用名稱進行標識。集合名稱可以是滿足下面條件的任意UTF-8字符串。

集合名稱不能是空的字符串""；
- 集合名稱不能包含字符（空字符），這個字符表示集合名的結束。
- 集合名不能以"system."開頭，這是為系統集合保留的前綴。例如：system.users這個集合保存著用戶的基本信息。
- 用戶創建的集合最好不要在集合名稱中包含"$"符號。因為某些系統生成的集合中包含"$"符號。

3.2.1.子集合

組織集合的一種慣例是使用"."來分隔不同命名空間的子集合。例如，一個具有博客功能的應用可能包含兩個集合，分別是blog.posts和blog.authors。這樣劃分是為了使組織結構更加清晰，這里的blog集合（這個集合甚至不需要存在）跟它的子集合沒有任何關系。

雖然子集合沒有任何特別的屬性，但它們非常有用，因而很多的MongoDB工具都使用子集合。

GridFS(一種用于存儲大文件的協議)使用子集合來存儲文件的元數據，這樣可以與文件內容很好地隔離開來。
大多數MongoDB數據庫的驅動程序提供了一些語法糖，用于訪問指定集合的子集合。例如MongoDB數據庫的shell中，db.blog代表blog集合，而db.blog.posts代表blog.posts子集合。

在MongoDB中，使用子集合來組織數據非常高效，值得推薦使用子集合。

四、數據庫

在MongoDB中，多個文檔組成集合，而多個集合則可以組成數據庫。一個MongoDB實例可以承載多個數據庫，每個數據庫可以包含0個或多個集合。每個數據庫擁有獨立的權限，即便是在磁盤上，不同的數據庫在物理上也存儲在不同的文件中。

和關系型數據庫一樣，通過名稱來標識數據庫名，數據庫的命名可以是滿足下面條件的任意UTF-8字符串：

不能是空字符串”“
不得含有(/,\, ",*,<,>,:,|,?,$)等特殊字符。基本上使用ASCII中的字母和數字。
數據庫名稱區分大小寫，一般來說，數據庫名全用小寫名稱。
數據庫名稱最多64個字節。

數據庫最終對應系統中的文件，而數據庫名稱就是文件的名稱，這也是數據庫名稱命名需要這么多限制的根本原因。

另外，MongoDB保留了一些數據庫名稱，這些數據庫有特殊的用途：

admin：從身份驗證的角度來看，這是一個`root`數據庫。如果將一個用戶添加到admin數據庫，這個用戶將自動獲得所有數據庫的權限。另外，一些特定服務器端的命令也只能從admin數據庫運行，如列出所有數據庫或關閉服務器等。
local: 這個數據庫永遠都不可以復制，且一臺服務器上的所有本地集合都可以存儲在這個數據庫中。
config: MongoDB用于分片設置時，分片信息會存儲在config數據庫中。

五、MongoDB的安裝與配置

在Ubuntu下MongoDB的安裝非常簡單，無需下載源文件，可以直接使用`apt-get`命令進行安裝。

安裝mongodb命令

(base) hadoop@node1:~$ sudo apt-get install mongodb

MongoDB shell

查看mongodb版本命令

# 查看mongodb的版本信息
(base) hadoop@node1:~$ mongo -version

MongoDB版本

查看mongodb啟動狀態命令

# 查看mongodb啟動狀態
(base) hadoop@node1:~$ sudo systemctl status mongodb

MongoDB啟動狀態

關閉mongodb命令

(base) hadoop@node1:~$ sudo systemctl stop mongodb

啟動mongodb命令

(base) hadoop@node1:~$ sudo systemctl start mongodb

默認情況下MongoDB是隨ubuntu啟動的，可以通過以下命令查看

(base) hadoop@node1:~$ pgrep mongo -l

pgrep mongo -l

卸載MongoDB命令

$ sudo apt-get --purge remove mongodb mongodb-clients mongodb-server

六、MongoDB Shell簡介

MongoDB自帶了JAVAScript shell, 可以在shell中使用命令行與MongoDB實時交互。shell非常有用，通過它可以執行某些對MongoDB的管理操作，檢查運行的實例等。

運行`mongo`啟用shell:

mongo命令啟動shell

啟動shell時，shell將自動連接MongoDB服務器，在啟動MongoDB shell前，確保mongod服務已啟動。shell是一個功能完備的JavaScript解釋器，可以運行任意的JavaScript程序，例如：

> a = 100
100
> a/5
20
> Math.sin(Math.PI/2)
1
> new Date()
ISODate("2020-07-30T06:15:30.924Z")
> "Hi MongoDB, Hi Python".replace("Python","Mongo");
Hi MongoDB, Hi Mongo
> function factorial(n) {
... if(n<=1) return 1;
... return n*factorial(n-1);
... }
> factorial(5)
120

6.2.MongoDB客戶端

MongoDB shell可以運行任意的JavaScript腳本聽上去很酷，不過它的真正強大之處在于，它是一個獨立的MongoDB客戶端，在shell啟動時，它會連接到MongoDB服務器的`test`數據庫，并將數據庫連接賦值給全局變量db。這個全局變量是通過shell訪問MongoDB的主要入口點。

例如下面的命令:

# 查看db當前指向哪個數據庫
> db
test
# 列出當前MongoDB中有哪些數據庫
> show dbs
admin   0.000GB
config  0.000GB
crm     0.000GB
local   0.000GB
# 切換數據庫
> use crm
switched to db crm

6.3.shell中的基本操作

在shell中查看或操作數據會用到4個基本操作：創建、讀取、更新和刪除。即通常所說的`CRUD`。

創建

`insert`可以將一個文檔添加到集合中。

> use movie
switched to db movie
> actor = {"name":"喬峰","age":40, "movie":"天龍八部","author":"金庸","kongfu":"響龍十八掌","department":"丐幫"}
{
	"name" : "喬峰",
	"age" : 40,
	"movie" : "天龍八部",
	"author" : "金庸",
	"kongfu" : "響龍十八掌",
	"department" : "丐幫"
}
> db.movie.actors.insert(actor)
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.movie.actors.find()
{ "_id" : ObjectId("5f226c49a20e34cfb8a8ab33"), "name" : "喬峰", "age" : 40, "movie" : "天龍八部", "author" : "金庸", "kongfu" : "響龍十八掌", "department" : "丐幫" }
> actor = {"name":"段譽","age":34, "movie":"天龍八部","author":"金庸","kongfu":"六脈神劍","department":"大理國"}
{
	"name" : "段譽",
	"age" : 34,
	"movie" : "天龍八部",
	"author" : "金庸",
	"kongfu" : "六脈神劍",
	"department" : "大理國"
}
> db.movie.actors.insert(actor)
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> db.movie.actors.find()
{ "_id" : ObjectId("5f226c49a20e34cfb8a8ab33"), "name" : "喬峰", "age" : 40, "movie" : "天龍八部", "author" : "金庸", "kongfu" : "響龍十八掌", "department" : "丐幫" }
{ "_id" : ObjectId("5f226d25a20e34cfb8a8ab34"), "name" : "段譽", "age" : 34, "movie" : "天龍八部", "author" : "金庸", "kongfu" : "六脈神劍", "department" : "大理國" }
>

讀取

find()和fineOne()都可以用于查詢集合中的文檔。若只需要查看一個文檔使用findOne()。

> db.movie.actors.findOne()
{
	"_id" : ObjectId("5f226c49a20e34cfb8a8ab33"),
	"name" : "喬峰",
	"age" : 40,
	"movie" : "天龍八部",
	"author" : "金庸",
	"kongfu" : "響龍十八掌",
	"department" : "丐幫"
}

更新

可以使用update更新文檔，update至少需要兩個參數：第一個是限定條件（限定集合中待更新的文檔），第二個是新的文檔。

> actor.comments = ['很厲害','妹子好多啊']
[ "很厲害", "妹子好多啊" ]
> db.movie.actors.update({"name":"段譽"}, actor)
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
> db.movie.actors.find()
{ "_id" : ObjectId("5f226c49a20e34cfb8a8ab33"), "name" : "喬峰", "age" : 40, "movie" : "天龍八部", "author" : "金庸", "kongfu" : "響龍十八掌", "department" : "丐幫" }
{ "_id" : ObjectId("5f226d25a20e34cfb8a8ab34"), "name" : "段譽", "age" : 34, "movie" : "天龍八部", "author" : "金庸", "kongfu" : "六脈神劍", "department" : "大理國", "comments" : [ "很厲害", "妹子好多啊" ] }
>

刪除

使用remove方法可以將文檔從數據庫中永久刪除。如果沒有任何參數，它會將集合內的所有文檔全部刪除。它也可以接受一個作為限定條件的文檔作為參數。例如：

> db.movie.actors.remove({"name":"段譽"})

后記

由于MongoDB的內容比較多，接下來會分幾篇文章講解MongoDB的數據類型、查詢操作等內容。

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MongoDB：安裝配置與快速入門指南一、前言1.1. MongoDB1.2. MongoDB特點1.3.MongoDB與SQL名詞解釋與對比二、文檔三、集合3.1.動態模式3.2. 集合的命名規則3