MongoDB知识概括

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：
  ①High performance - 对数据库高并发读写的需求。
  ②Huge Storage - 对海量数据的高效率存储和访问的需求。
  ③High 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：
  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
  ①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：
  <1>应用不需要事务及复杂 join 支持
  <2>新应用，需求会变，数据模型无法确定，想快速迭代开发
  <3>应用需要2000-3000以上的读写QPS（更高也可以）
  <4>应用需要TB甚至 PB 级别数据存储
  <5>应用发展迅速，需要能快速水平扩展
  <6>应用要求存储的数据不丢失
  <7>应用需要99.999%高可用
  <8>应用需要大量的地理位置查询、文本查询
  ②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？
  ①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BinaryJSON。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主要有如下特点：

• 高性能：
  ①MongoDB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。
  ②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）
  ③mmapv1、wiredtiger、mongorocks（rocksdb）、in-memory 等多引擎支持满足各种场景需求。
  ④Gridfs解决文件存储的需求。
• 高可用性：
  ①MongoDB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：
  ①MongoDB提供了水平可扩展性作为其核心功能的一部分。
  ②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）
  ③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：
  ①MongoDB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：

• 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。
• 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： data/db，再手动建立一个目录用于存放日志文件：logs/mongo.log。
  ①命令行参数方式启动服务：
  <1>在 bin 目录中打开命令行提示符，输入如下命令：mongod --dbpath=…\data\db
  <2>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。
  <3>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。
  ②配置文件方式启动服务：
  <1>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 。
  <2>注意：
  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：
  1）对 \ 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。解决：
  1）将其转换成空格。
  <3>启动方式：
  1、mongod -f ../config/mongod.conf
  2、mongod --config ../config/mongod.conf
  <4>参数配置：

systemLog: 
	destination: file 
	#The path of the log