MongoDB數據庫介紹

• 特點

  • 面向集合存儲
  • 豐富的查詢語句
  • 復制集機制
  • 支持文件存儲
  • 模式自由
  • 多級索引
  • 易水平擴展
  • 跨平臺、支持語言眾多
  • 可插入式存儲引擎(3.0)

• 適用場景

  • 數據緩存
  • JSON格式的數據
  • 局伸如性場景
  • 弱事務類型業務

  MongoDB更多適合於大數據量、高並發、弱事務的互聯網應用，其內置的水平擴展 機制提供了從幾百萬到十億級別的數據處理能力，可以很好的滿足Web2.0和移動互聯網應 用的數據存儲要求。

MongoDB的相關網站

官方文檔：https://docs.mongodb.com/tutorials/

中文網站：http://www.mongoing.com/

谷歌Group:https://groups.google.com/forum/

MongoDB概念解析

通過下圖實例，可以更直觀的的了解Mongo中的一些概念：

數據庫

多個文檔組成集合，而多個集合組成了數據庫。一個MongoDB實例可以 承載多個數據庫，每個數據庫都有獨立的權限，在磁盤上，不同的數據庫也 可放置在不同的文件夾中（啟動時加directoryperdb選項）。

為了更好的組織數據，一般情況下，會把屬於同一個應用程序(或同一種 業務類型)的所有數據放到一個數據庫中。

show dbs 命令可以顯示所有數據的列表。

? at [09/10/17][0:21:00] 
? ?  mongo
MongoDB shell version: 3.2.11
connecting to: test
> exit
bye
? at [09/10/17][0:21:04] 
? ?  mongo
MongoDB shell version: 3.2.11
connecting to: test
> show dbs
local  0.000GB

執行 "db" 命令可以顯示當前數據庫對象或集合。

> db
test

運行use db_name命令，切換數據庫，沒有數據庫時自動創建

> use local
switched to db local
> db
local
> 

以上實例命令中，local 是你要鏈接的數據庫。

在下一個章節我們將詳細講解MongoDB中命令的使用。

數據庫也通過名字來標識。數據庫名可以是滿足以下條件的任意UTF-8字符串。

• 不能是空字符串（"")。
• 不得含有‘ ‘（空格)、.、$、/、\和\0 (空字符)。
• 數據庫名字區分大小寫（建議數據庫名全部使用小寫）
• 最多64字節。
• 不要與系統保留的數據庫名字相同，這些數據庫包括：admin、local、 config等

有一些數據庫名是保留的，可以直接訪問這些有特殊作用的數據庫。

• admin： 從權限的角度來看，這是"root"數據庫。要是將一個用戶添加到這個數據庫，這個用戶自動繼承所有數據庫的權限。一些特定的服務器端命令也只能從這個數據庫運行，比如列出所有的數據庫或者關閉服務器。
• local: 這個數據永遠不會被復制，可以用來存儲限於本地單臺服務器的任意集合
• config: 當Mongo用於分片設置時，config數據庫在內部使用，用於保存分片的相關信息。

相關操作

文檔

文檔是MongoDB最核心的概念，本質上是一種類JSON的BSON格式的數據。
BSON是一種類JSON的二進制格式數據，它可以理解為在JSON基礎上添加了 _些新的數據類型，包括曰期、int32、int64等。
BSON是由一組組鍵值對組成，它具有輕量性、可遍 歷性和高效性三個特征。可遍歷性是MongoDB將BSON 作為數據存儲的主要原因。
BSON官網地址：http://bsonspec.org/

{
    fieldl:valuel，
    field2:value2,
    field3:value3,
    ...
    fieldN:valuen
}

下表列出了 RDBMS 與 MongoDB 對應的術語：

需要註意的是：

1. 文檔中的鍵/值對是有序的。MongoDB會盡量保持文檔被插入時鍵值對的順序
2. 文檔中的值不僅可以是在雙引號裏面的字符串，還可以是其他幾種數據類型（甚至可以是整個嵌入的文檔)。
3. MongoDB區分類型和大小寫。
4. MongoDB的文檔不能有重復的鍵。
5. 文檔的鍵是字符串。除了少數例外情況，鍵可以使用任意UTF-8字符。
6. MongoDB中寫操作的原子性限制在文檔級別，對文檔的保存、修改、刪除 等都是原子操作
7. 單個文檔占用的存儲空間不能超過16MB

關於文檔鍵的命名需要註意以下幾點：

• _id是系統保留的關鍵字，它是默認的主鍵，該值在集合中必須唯一，且不可更改
• .(命名空間)和$(操作符)有特別的意義，只有在特定環境下才能使用。
• 以下劃線"_"開頭的鍵是保留的(不是嚴格要求的)。
• 鍵不能包含\0或空字符，這個字符用於表示鍵的結尾
• 鍵是區分大小寫的且不能重復例如：{foo:l，Foo:l}

內嵌文檔

文檔可以作為鍵的值，這樣的文檔稱為內嵌文檔。內嵌文檔可以使數據不用保存成扁平結構的鍵值對，從而使數據組織方式更加自然。

例如：下面是一個與博客管理有關的文檔

{
    _id: <Objectldl>， 
    title: MongoDBDateModeln， 
    author: foo， 
    comments：[
    {who:"John"，comment:"Good"}， 
    {who:"Joe",comment:"ExceUent"}
    ]
}

上面的文檔可以進行如下的拆分:

即拆分成引用文檔.

內嵌文檔特點

• 子文檔比較少時,可以保證原子性,同時具備高速查詢;
• 子文檔比較多時,會影響查詢和更新速度,同時也帶來數據冗余

集合

把一組相關的文檔放到一起組成了集合，如果將MongoDB的一個文檔比喻 為關系型數據庫中的一行，那麽一個集合就相當於一張表。

MongoDB的集合是模式自由的，一個集合裏面的文檔可以是各式各樣。

例如：下面的兩個文檔可以出現了同一個集合中。

{"x":1}
{"x":1,"y":2}
{"x":1,"y":2,"z":5}

當第一個文檔插入時，集合就會被創建。

MongoDB提供了一些特殊功能的集合，例如：cappedcollection、 system.indexes、system.namespaces 等。

合法的集合名

• 集合名不能是空字符串""。
• 集合名不能含有\0字符（空字符)，這個字符表示集合名的結尾。
• 集合名不能以system.開頭，這是為系統集合保留的前綴。
• 用戶創建的集合名字不能含有保留字符。有些驅動程序的確支持在集合名裏面包含，這是因為某些系統生成的集合中包含該字符。除非你要訪問這種系統創建的集合，否則千萬不要在名字裏出現$（註：可包含.）　

如下實例：

db.col.findOne()

capped collections

Capped collections 就是固定大小的collection。

它有很高的性能以及隊列過期的特性(過期按照插入的順序). 有點和 "RRD" 概念類似。

Capped collections是高性能自動的維護對象的插入順序。它非常適合類似記錄日誌的功能 和標準的collection不同，你必須要顯式的創建一個capped collection， 指定一個collection的大小，單位是字節。collection的數據存儲空間值提前分配的。

要註意的是指定的存儲大小包含了數據庫的頭信息。

db.createCollection("mycoll", {capped:true, size:100000})

• 在capped collection中，你能添加新的對象。
• 能進行更新，然而，對象不會增加存儲空間。如果增加，更新就會失敗 。
• 數據庫不允許進行刪除。使用drop()方法刪除collection所有的行。
• 註意: 刪除之後，你必須顯式的重新創建這個collection。
• 在32bit機器中，capped collection最大存儲為1e9( 1X109)個字節。

命名空間

把數據庫名添加到集合名字前面，中間用點號連接，得到集合的完全限定 名，就是命名空間，例如：命名空間parent.sub。

需要說明的是，點號還可以出現在集合名字中，例如：parent.subling0,parent.subling2可以將subling0和subling2集合看作是parent集合的子集合。
使用子集合可以使我們更好的組織數據，使數據的結構更加清晰明了。

元數據

數據庫的信息是存儲在集合中。它們使用了系統的命名空間：

dbname.system.*

在MongoDB數據庫中名字空間<dbname>.system.*是包含多種系統信息的特殊集合(Collection)，如下:

對於修改系統集合中的對象有如下限制。

在{{system.indexes}}插入數據，可以創建索引。但除此之外該表信息是不可變的(特殊的drop index命令將自動更新相關信息)。

{{system.users}}是可修改的。 {{system.profile}}是可刪除的。

MongoDB 數據類型

BSON可以理解為在JSON基礎上添加了一些新的數據類型，包括Date，正貝IJ 表達式，對數值類型的更進一步劃分等。

可以使用類型編號進行條件查詢如下:

db.collection.find({name:{$type:2}})

基本數據類型

• null 表示空值或不存在的字段例如：db.collection.find({nyn:null})

  • 布爾有兩個值true或false 例如：{"y":true}

• 數值類型支持32-int、64-int以及64-double

  註：JavaScript只支持64位浮點數

  例如：

  • {"y":10} - double
  • {"y":Numberlnt(10)} - 32
  • {"y":NumberLong(10)} - 64

  7 Documents:0 > db.demo.insert({y:10})
  WriteResult({ "nInserted" : 1 })
  8 Documents:1 > db.demo.find({y:{$type:1}})
  { "_id" : ObjectId("5a7863305640374fb2cd5620"), "y" : 10 }
  9 Documents:1 > db.demo.insert({y:NumberInt(10)})
  WriteResult({ "nInserted" : 1 })
  10 Documents:2 > db.demo.find({y:{$type:16}})
  { "_id" : ObjectId("5a78636d5640374fb2cd5621"), "y" : 10 }
  11 Documents:2 > db.demo.insert({y:NumberLong(10)})
  WriteResult({ "nInserted" : 1 })
  12 Documents:3 > db.demo.find({y:{$type:18}})
  { "_id" : ObjectId("5a7863915640374fb2cd5622"), "y" : NumberLong(10) }

  • 字符串使用UTF-8對字符串進行編碼例如：{"y":"HelloMongoDB"}

• 二進制數據可以保存由任意字節組成的字符串，例如：圖片、視頻等

• 正則表達式：主要用於查詢，使用正則表達式作為限定條件

  例如：

  • {name:/foo/} name字段含有foo的文檔
  • {name:/foo/i} name字段含有foo的文檔，且不區分大小寫
  • {name:/^foo/i} name字段以foo幵頭，且不區分大小寫

• JavaScript代碼：文檔中可以包含任意的JavaScript代碼

  例如：{"func":function(){}}

Date日期

• MongoDB中，日期類型是一個64位的整數，它代表的是距Unixepoch的毫秒數
• MongoDB在存儲時間時，先轉化為UTC時間
• 北京時間(CST) = UTC + 8個小時
• MongoDBShell中可以使用newDate或ISODate來創建時間對象，在進行顯示時，Shell會根據本地時間去設置顯示日期對象

14 Documents:3 > var mydate0 = new Date()
15 Documents:3 > var mydate9 = ISODate()
16 Documents:3 > mydate0
ISODate("2018-02-05T14:04:43.243Z")
17 Documents:3 > mydate9
ISODate("2018-02-05T14:04:57.715Z")
18 Documents:3 > mydate9.toString()
Mon Feb 05 2018 22:04:57 GMT+0800 (CST)

Timestamp

• 時間戳類型有兩部分組成：

• Timestmp只供MongoDB數據庫服務內部使用，用於記錄操作的詳細時間
• Timestamp類型和Date類型是沒有關系的，對於我們來說使用更多的Date類型
• 相關函數：Timestamp()

Objectld

Objectld由24個十六進制字符構成，每個字節存儲兩位十六進制數字，總共需 12字節存儲空間

每個字節代表的含義如下:

這種方式生成的Objectld在分布式仍然是唯一的.

相關函數：

• Objectld()

  用於取得Objectld

• getTimestamp()

  用於取得Objectld的時間戳

• valueOf()

  用於取得Objectld的字符串表示

19 Documents:3 > x = ObjectId()
ObjectId("5a7866e75640374fb2cd5623")
20 Documents:3 > x.getTimestamp()
ISODate("2018-02-05T14:15:03Z")
21 Documents:3 > x.valueOf()
5a7866e75640374fb2cd5623

數組

• 數組是使用方括號來表示的一組值，它既可以作為有序對象（列表、棧、隊 歹|J)，也能作為無序對象（如集合）來操作

• 數組中可以包含不同數據類型的元素（字符串、浮點數、文檔等）

  例如：[3.14，"hello"，[l2,3]，{"key":"MongoDB"}]

  針對數組MongoDB提供了許多特定的操作符，例如：$push，$pop， $pull，$slice，$addToSet等

• MongoDB可自動的為數組元素建立Multikey索引

MongoDB 數據模型