1 MongoDB相关概念
1.1 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:
• 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。
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
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:
应用不需要事务及复杂 join 支持
新应用,需求会变,数据模型无法确定,想快速迭代开发
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
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?
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)
1.2 MongoDB简介
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
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。
1.3 体系结构
MySQL和MongoDB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:
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”)}
1.5 MongoDB的特点
MongoDB主要有如下特点:
(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 根据上图所示下载 zip 包。
提示:版本的选择:
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。
详情:http://docs.mongodb.org/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 ,内如参考如下:
storage: #The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is “\data\db” on Windows. dbPath: D:\02_Server\DBServer\mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1\data
详细配置项内容可以参考官方文档:https://docs.mongodb.com/manual/reference/configuration-options/
【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:
a. 对 \ 换成 / 或 \
b. 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:
将其转换成空格。
启动方式:
更多参数配置:
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
查看已经有的数据库
退出mongodb
更多参数可以通过帮助查看:
提示:
MongoDB javascript shell是一个基于javascript的解释器,故是支持js程序的。
2.3 Compass-图形化界面客户端
到MongoDB官网下载MongoDB Compass,
地址:https://www.mongodb.com/download-center/v2/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:
mongod -f …/config/mongod.conf 或mongod --config …/config/mongod.conf systemLog: destination: file #The path of the log file to which mongod or mongos should send all diagnostic logging information path: “D:/02_Server/DBServer/mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1/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:/02_Server/DBServer/mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1/data” net:#bindIp: 127.0.0.1 port: 27017 setParameter: enableLocalhostAuthBypass: false mongo 或mongo --host=127.0.0.1 --port=27017 >show databases exit mongo --help
2.4 Linux系统中的安装启动和连接
目标:在Linux中部署一个单机的MongoDB,作为生产环境下使用。
提示:和Windows下操作差不多。
步骤如下:
(1)先到官网下载压缩包 mongod-linux-x86_64-4.0.10.tgz 。 (2)上传压缩包到Linux中,解压到当前目录:
(3)移动解压后的文件夹到指定的目录中:
(4)新建几个目录,分别用来存储数据和日志:
(5)新建并修改配置文件
配置文件的内容如下:
tar -xvf mongodb-linux-x86_64-4.0.10.tgz mv mongodb-linux-x86_64-4.0.10 /usr/local/mongodb #数据存储目录 mkdir -p /mongodb/single/data/db #日志存储目录 mkdir -p /mongodb/single/log vi /mongodb/single/mongod.conf systemLog: #MongoDB发送所有日志输出的目标指定为文件 # #The path of the log file to which mongod or mongos should send all diagnostic logging information destination: file #mongod或mongos应向其发送所有诊断日志记录信息的日志文件的路径 path: “/mongodb/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。 ##The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is “/data/db”. dbPath: “/mongodb/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:#服务实例绑定的IP,默认是localhost bindIp: localhost,192.168.0.2
(6)启动MongoDB服务
注意:
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。
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。
提示: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
(8)停止关闭服务
停止服务的方式有两种:快速关闭和标准关闭,下面依次说明:
(一)快速关闭方法(快速,简单,数据可能会出错)
目标:通过系统的kill命令直接杀死进程:
杀完要检查一下,避免有的没有杀掉。
【补充】
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:
2)修复数据:
(二)标准的关闭方法(数据不容易出错,但麻烦):
目标:通过mongo客户端中的shutdownServer命令来关闭服务
主要的操作步骤参考如下:
3 基本常用命令
#bindIp #绑定的端口,默认是27017 port: 27017 [root@bobohost single]# /usr/local/mongodb/bin/mongod -f /mongodb/single/mongod.conf about to fork child process, waiting until server is ready for connections. forked process: 90384 child process started successfully, parent exiting [root@bobohost single]# ps -ef |grep mongod root 90384 1 0 8月26 ? 00:02:13 /usr/local/mongdb/bin/mongod -f /mongodb/single/mongod.conf #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 #通过进程编号关闭节点 kill -2 54410 rm -f /mongodb/single/data/db/.lock /usr/local/mongdb/bin/mongod --repair --dbpath=/mongodb/single/data/db //客户端登录服务,注意,这里通过localhost登录,如果需要远程登录,必须先登录认证才行。 mongo --port 27017 //#切换到admin库 use admin //关闭服务 db.shutdownServer()
专栏文章评论 comment
字段名称 字段含义 字段类型 备注
_id ID ObjectId或String Mongo的主键的字段
articleid 文章ID String
content 评论内容 String
userid 评论人ID String
nickname 评论人昵称 String
createdatetime 评论的日期时间 Date
likenum 点赞数 Int32
replynum 回复数 Int32
state 状态 String 0:不可见;1:可见;
parentid 上级ID String 如果为0表示文章的顶级评论
3.1 案例需求
存放文章评论的数据存放到MongoDB中,数据结构参考如下:
数据库:articledb
3.2 数据库操作
3.2.1 选择和创建数据库
选择和创建数据库的语法格式:
如果数据库不存在则自动创建,例如,以下语句创建 spitdb 数据库:
查看有权限查看的所有的数据库命令
注意: 在 MongoDB 中,集合只有在内容插入后才会创建! 就是说,创建集合(数据表)后要再插入一个文档(记录),集合才会真正创建。
查看当前正在使用的数据库命令
MongoDB 中默认的数据库为 test,如果你没有选择数据库,集合将存放在 test 数据库中。
另外:
数据库名可以是满足以下条件的任意UTF-8字符串。
不能是空字符串("")。
不得含有’ '(空格)、.、KaTeX parse error: Undefined control sequence: \和 at position 4: 、/、\̲和̲\0 (空字符)。 应全部小写…。
3.3.2 集合的隐式创建
当向一个集合中插入一个文档的时候,如果集合不存在,则会自动创建集合。
详见 文档的插入 章节。
提示:通常我们使用隐式创建文档即可。
3.3.3 集合的删除
集合删除语法格式如下:
返回值
如果成功删除选定集合,则 drop() 方法返回 true,否则返回 false。
例如:要删除mycollection集合
3.4 文档基本CRUD
文档(document)的数据结构和 JSON 基本一样。
所有存储在集合中的数据都是 BSON 格式。
3.4.1 文档的插入
(1)单个文档插入
使用insert() 或 save() 方法向集合中插入文档,语法如下:
db.createCollection(name) db.createCollection(“mycollection”) show collections 或show tables db.collection.drop() 或db.集合.drop() db.mycollection.drop()
Parameter Type Description
document
document
or array
要插入到集合中的文档或文档数组。((json格式)
writeConcern document
Optional. A document expressing the write concern. Omit to use the default write concern.
See Write Concern.Do not explicitly set the write concern for the operation if run in a
transaction. To use write concern with transactions, see Transactions and Write Concern. ordered boolean
可选。如果为真,则按顺序插入数组中的文档,如果其中一个文档出现错误,MongoDB将返回而
不处理数组中的其余文档。如果为假,则执行无序插入,如果其中一个文档出现错误,则继续处理
数组中的主文档。在版本2.6+中默认为true
参数:
【示例】
要向comment的集合(表)中插入一条测试数据:
提示:
1)comment集合如果不存在,则会隐式创建
2)mongo中的数字,默认情况下是double类型,如果要存整型,必须使用函数NumberInt(整型数字),否则取出来就有问题了。
3)插入当前日期使用 new Date() 4)插入的数据没有指定 _id ,会自动生成主键值
5)如果某字段没值,可以赋值为null,或不写该字段。
执行后,如下,说明插入一个数据成功了。
注意: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。
3. MongoDB的文档不能有重复的键。
4. 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。
文档键命名规范:
键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
.和set来实现,命令如下:
我们想修改_id为2的记录,浏览量为889,输入以下语句:
这样就OK啦。
(3)批量的修改
更新所有用户为 1003 的用户的昵称为 凯撒大帝 。
提示:如果不加后面的参数,则只更新符合条件的第一条记录
(3)列值增长的修改
如果我们想实现对某列值在原有值的基础上进行增加或减少,可以使用 KaTeX parse error: Expected '}', got 'EOF' at end of input: …ate({_id:"2"},{set:{likenum:NumberInt(889)}}) //默认只修改第一条数据 db.comment.update({userid:“1003”},{KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '}' at position 21: …nickname:"凯撒2"}}̲) //修改所有符合条件的数据…set:{nickname:“凯撒大帝”}},{multi:true}) db.comment.update({_id:“3”},{KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '}' at position 27: …m:NumberInt(1)}}̲) db.集合名称.remov…in操作符。 示例:查询评论的集合中userid字段包含1003或1004的文档
不包含使用and操作符将条件进行关联。(相 当于SQL的and) 格式为:
示例:查询评论集合中likenum大于等于700 并且小于2000的文档:
如果两个以上条件之间是或者的关系,我们使用 操作符进行关联,与前面 and的使用方式相同 格式为:
示例:查询评论集合中userid为1003,或者点赞数小于1000的文档记录
db.comment.find().sort({userid:-1,likenum:1}) db.collection.find({field:/正则表达式/}) 或db.集合.find({字段:/正则表达式/}) db.comment.find({content:/开水/}) db.comment.find({content:/^专家/}) db.集合名称.find({ “field” : { $gt: value }}) // 大于: field > value db.集合名称.find({ “field” : { $lt: value }}) // 小于: field < value db.集合名称.find({ “field” : { $gte: value }}) // 大于等于: field >= value db.集合名称.find({ “field” : { $lte: value }}) // 小于等于: field <= value db.集合名称.find({ “field” : { KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '}' at position 11: ne: value }̲}) // 不等于: fiel…gt:NumberInt(700)}}) db.comment.find({userid:{KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '}' at position 19: …["1003","1004"]}̲}) db.comment.f…nin:[“1003”,“1004”]}}) KaTeX parse error: Expected '}', got 'EOF' at end of input: ….comment.find({and:[{likenum:{KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '}' at position 19: …:NumberInt(700)}̲},{likenum:{lt:NumberInt(2000)}}]}) KaTeX parse error: Expected '}', got 'EOF' at end of input: ….comment.find({or:[ {userid:“1003”} ,{likenum:{$lt:1000} }]})
3.7 常用命令小结选择切换数据库:use articledb
插入数据:db.comment.insert({bson数据})
查询所有数据:db.comment.find();
条件查询数据:db.comment.find({条件})
查询符合条件的第一条记录:db.comment.findOne({条件})
查询符合条件的前几条记录:db.comment.find({条件}).limit(条数)
查询符合条件的跳过的记录:db.comment.find({条件}).skip(条数)
修改数据:db.comment.update({条件},{修改后的数据})
或db.comment.update({条件},{KaTeX parse error: Expected '}', got 'EOF' at end of input: …t.update({条件},{inc:{自增的字段:步进值}})
删除数据:db.comment.remove({条件})
统计查询:db.comment.count({条件})
模糊查询:db.comment.find({字段名:/正则表达式/})
条件比较运算:db.comment.find({字段名:{KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '}' at position 5: gt:值}̲}) 包含查询:db.co…in:[值1,值2]}})或db.comment.find({字段名:{KaTeX parse error: Expected 'EOF', got '}' at position 12: nin:[值1,值2]}̲}) 条件连接查询:db.…and:[{条件1},{条件2}]})或db.comment.find({$or:[{条件1},{条件2}]})
mongodbes应用场景 mongdb的使用场景
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