MongoDB入门
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。
具有下面的特点：
- 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。
- 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基本概念
| SQL概念 | MongoDB概念 | 说明 |
|---|---|---|
| database | database | database |
| 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。
// 展示所有数据库
show dbs
// 运行"use"命令，可以连接到一个指定的数据库。
use local
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。
- 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。
集合需要注意的点：
1、集合名不能是空字符串""。
2、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。
3、集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。
4、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$。
- 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。
不过需要注意的是：
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类型（甚至可以是整个嵌入的文档)。
3、MongoDB区分类型和大小写。
4、MongoDB的文档不能有重复的键。
5、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。
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：
| 集合命名空间 | 描述 |
|---|---|
| dbname.system.namespaces | 列出所有名字空间 |
| dbname.system.indexes | 列出所有索引 |
| dbname.system.profile | 包含数据库概要(profile)信息 |
| dbname.system.users | 列出所有可访问数据库的用户 |
| dbname.local.sources | 包含复制对端（slave）的服务器信息和状态 |
数据类型
MongoDB支持的常用数据类型：
| 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 |
MongoDB连接
1、MongoDB 安装目录的 bin 目录下执行 mongodb 即可。
2、连接格式：mongodb://[username:password@]host1[:port1][,host2[:port2],…[,hostN[:portN]]][/[database][?options]]
3、连接到指定数据库：mongodb://admin:123456@localhost/test
MongoDB复制(副本集)
MongoDB复制是将数据同步在多个服务器的过程，复制提供了数据的冗余备份，并在多个服务器上存储数据副本，提高了数据的可用性， 并可以保证数据的安全性，复制还允许您从硬件故障和服务中断中恢复数据。
- 复制原理
mongodb的复制至少需要两个节点。其中一个是主节点，负责处理客户端请求，其余的都是从节点，负责复制主节点上的数据，mongodb各个节点常见的搭配方式为：一主一从、一主多从。主节点记录在其上的所有操作oplog，从节点定期轮询主节点获取这些操作，然后对自己的数据副本执行这些操作，从而保证从节点的数据与主节点一致。
- 副本集特征
1、N 个节点的集群
2、任何节点可作为主节点
3、所有写入操作都在主节点上
4、自动故障转移
5、自动恢复
MongoDB分片
在Mongodb里面存在另一种集群，就是分片技术,可以满足MongoDB数据量大量增长的需求，当MongoDB存储海量的数据时，一台机器可能不足以存储数据，也可能不足以提供可接受的读写吞吐量。这时，我们就可以通过在多台机器上分割数据，使得数据库系统能存储和处理更多的数据。
- 使用分片的优点
1、复制所有的写入操作到主节点
2、延迟的敏感数据会在主节点查询
3、单个副本集限制在12个节点
4、当请求量巨大时会出现内存不足。
5、本地磁盘不足
6、垂直扩展价格昂贵
- 分片架构组成
Shard：用于存储实际的数据块，实际生产环境中一个shard server角色可由几台机器组个一个replica set承担，防止主机单点故障
Config Server：mongodb实例，存储了整个 ClusterMetadata，其中包括 chunk信息。
Query Routers：前端路由，客户端由此接入，且让整个集群看上去像单一数据库，前端应用可以透明使用。