想要学习MongoDB？一篇文章教你快速上手！

1 MongoDB相关概念

1.1 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（fifield: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。

1.2 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。

• 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。

具体的应用场景如：
1）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。
2）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。
3）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。
4）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。
5）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如下，对于这样的数据，我们更适合使用MongoDB来实现数据的存储。
（1）数据量大。
（2）读写QPS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。

那么什么情况下可以选择使用MongoDB？
应用不需要事务及复杂join支持。
新应用，需求变更，数据模型无法确定，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。

1.3 体系结构

MySQL和MongoDB对比：

相关术语对比：

1.4 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：

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”)}

1.5 MongoDB 的特点

（1）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。（文本索引解决搜索的需求、TTL索引解决历史数据自动过期的需求、地理位置索引可用于构建各种 O2O 应用）
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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）其他特点： 如无模式（动态模式）、灵活的文档模型

2 单机部署

2.1 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/download-center/community

提示：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。
https://docs.mongodb.com/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，内容参考如下，如果使用日志功能，则需要事先创建好对应的路径及文件。详细配置项内容可以参考官方文档： https://docs.mongodb.com/manual/reference/configuration-options/

systemLog:
 destination: file
 #The path of the log file to which mongod or mongos should send all diagnostic logging information
 path: "D:/mongodb-win32-x86_64-2012plus-4.2.7/log/mongod.log"
 logAppend: true
storage:
 journal:
  enabled: true
 #The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is "/data/db".
 dbPath: "D:/mongodb-win32-x86_64-2012plus-4.2.7/data"
net:
 #bindIp: 127.0.0.1
 port: 27017

启动方式：

mongod -f ../config/mongod.conf
或
mongod --config ../config/mongod.conf

需要注意的是：

1）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：error-parsing-yaml-config-file-yaml-cpp-error-at-line-3-column-15-unknown-escape-character-d。
解决方法：①将 \ 换成 / 或 \\；②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，只能以空格分隔。

2.2 Shell 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
或
mongo --host=127.0.0.1 --port=27017

查看已经有的数据库

>show databases

退出 mongodb

>exit

更多参数可以通过帮助查看：

mongo --help

2.3 Compass - 图形化界面客户端

到MongoDB官网下载MongoDB Compass，下载地址： https://www.mongodb.com/download-center/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。

2.4 Linux 系统中的安装启动和连接

在Linux中部署一个单机的MongoDB，作为生产环境下使用。
步骤如下：
（1）先到官网下载压缩包mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7.tgz。因为我的Linux是CentOS 7.3，所以选择的是RHEL 7.0的版本。

（2）将压缩包上传至Linux，并解压到指定目录。

# 解压
tar -xvf mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7.tgz
# 移动
mv mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7 /usr/local/

（3）新建几个目录，分别用来存储数据和日志。因为搭建的是单例MongoDB，而非集群，所以我们使用single文件夹来区分MongoDB的配置文件及数据。

# 数据存储目录
mkdir -p /usr/local/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7/single/data/db
# 日志存储目录
mkdir -p /usr/local/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7/single/log

（4）新建并修改MongoDB的单例启动配置文件。

vi /usr/local/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7/single/mongod.conf

mongod.conf配置文件内容如下，其中bindIp配置的是Linux的局域网ip地址（172.17.20.250），使用远程连接MongoDB时还是需要公网ip地址。

systemLog:
   #MongoDB发送所有日志输出的目标指定为文件
   destination: file
   #应向其发送所有诊断日志记录信息的日志文件的路径
   path: "/usr/local/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7/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
   dbPath: "/usr/local/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7/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:
   #绑定的端口，默认是27017
   port: 27017
   #服务实例绑定的IP，默认是localhost
   bindIp: localhost,172.17.20.250

（5）将MongoDB的bin目录添加到环境变量中。

#编辑环境变量
vi /etc/profile

#profile文件添加内容为：
export PATH=$PATH:/usr/local/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7/bin

#刷新环境变量
source /etc/profile

#查看是否添加成功
echo $PATH

（6）启动MongoDB服务，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。

mongod -f /usr/local/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7/single/mongod.conf

通过进程来查看服务是否启动了：

（7）分别使用mongo命令和compass工具来连接测试。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
第一种：快速关闭方法（快速，简单，数据可能会出错）

#通过系统的kill命令直接杀死进程
kill -2 进程编号

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 /usr/local/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7/single/data/db/*.lock
#2.修复数据
mongod --repair --dbpath=/usr/local/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.7/single/data/db

第二种：标准的关闭方法（数据不容易出错，但麻烦）

#通过mongo客户端中的shutdownServer命令来关闭服务
#1.客户端登录服务，注意，这里通过localhost登录，端口默认27017，如果需要远程登录，必须先登录认证才行。
mongo
#2.切换到admin库
use admin
#3.关闭服务
db.shutdownServer()

3 基本常用命令

3.1 数据库操作

选择和创建数据库命令：

use 数据库名称

如果数据库不存在则自动创建，例如，以下语句创建 articledb 数据库：

use articledb

查看有权限查看的所有的数据库命令：

show dbs
或
show databases

查看当前正在使用的数据库命令：

db

删除数据库命令：

db.dropDatabase()

通过下图实验可以发现，当我们使用use articledb命令时，数据库 articledb 已经创建成功了。但紧接着我们使用show dbs命令查看所有数据库时，却没有 articledb 呢？为什么使用db命令又有 articledb 呢？
原因是在MongoDB中，当创建数据库时，该数据库是存储在内存当中，因为数据库是空的，所以并没有将该数据库持久化到磁盘当中。意思是说，只有数据库中有记录或数据存在，该数据库才会持久化到磁盘，进而被show dbs命令查找到。

需要注意的是，数据库名可以是满足以下条件的任意 UTF-8 字符串。
1）不能是空字符串（ “”)。
2）List item
3）不得含有空格、.、$、/、\和\0 (空字符)。
4）应全部小写。
5）最多 64字节。

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。
1）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。
2）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
3）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。

3.2 集合操作

集合，类似关系型数据库中的表。一般可以显示的创建，也可以隐式的创建。

3.2.1 集合的显式创建（了解）

基本语法格式如下，name 为要创建的集合名称：

db.createCollection(“name”)

查看当前库中的表：

show collections
或
show tables

集合的命名规范：
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。