MongoDB 是由C++语言编写的，是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统。

在高负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。

MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

MongoDB 将数据存储为一个文档，数据结构由键值(key=>value)对组成。MongoDB 文档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他文档，数组及文档数组。

主要特点

• MongoDB的提供了一个面向文档存储，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。
• 你可以通过本地或者网络创建数据镜像，这使得MongoDB有更强的扩展性。
• 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 使用update()命令可以实现替换完成的文档（数据）或者一些指定的数据字段 。
• Mongodb中的Map/reduce主要是用来对数据进行批量处理和聚合操作。
• Map和Reduce。Map函数调用emit(key,value)遍历集合中所有的记录，将key与value传给Reduce函数进行处理。
• Map函数和Reduce函数是使用Javascript编写的，并可以通过db.runCommand或mapreduce命令来执行MapReduce操作。
• GridFS是MongoDB中的一个内置功能，可以用于存放大量小文件。
• MongoDB允许在服务端执行脚本，可以用Javascript编写某个函数，直接在服务端执行，也可以把函数的定义存储在服务端，下次直接调用即可。
• MongoDB支持各种编程语言:RUBY，PYTHON，JAVA，C++，PHP，C#等多种语言。
• MongoDB安装简单。

启动

服务

mongod -dbpath=/data/db

shell

mongo

web用户界面

mongod -dbpath=/data/db --rest

如果你的MongoDB运行端口使用默认的27017，你可以在端口号为28017访问web用户界面，即地址为：http://localhost:28017。

基础概念

数据库

数据库命名规则

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)、.、$、/、\和 (空宇符)。 - 应全部小写。 - 最多64字节。

内置数据库

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。

文档

• 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，
• 文档中的键/值对是有序的。
• 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)。
• MongoDB区分类型和大小写。
• MongoDB的文档不能有重复的键。
• 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 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
• .和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。
• 以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。

集合collection

• 集合名不能是空字符串""。
• 集合名不能含有字符（空字符)，这个字符表示集合名的结尾。
• 集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。
• 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$。　

Capped Collection

capped collections

Capped collections 就是固定大小的collection。

它有很高的性能以及队列过期的特性(过期按照插入的顺序). 有点和 "RRD" 概念类似。

Capped collections是高性能自动的维护对象的插入顺序。它非常适合类似记录日志的功能 和标准的collection不同，你必须要显式的创建一个capped collection， 指定一个collection的大小，单位是字节。collection的数据存储空间值提前分配的。

要注意的是指定的存储大小包含了数据库的头信息。

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

• 在capped collection中，你能添加新的对象。
• 能进行更新，然而，对象不会增加存储空间。如果增加，更新就会失败 。
• 数据库不允许进行删除。使用drop()方法删除collection所有的行。
• 注意: 删除之后，你必须显式的重新创建这个collection。
• 在32bit机器中，capped collection最大存储为1e9( 1X109)个字节。

元数据

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：

<dbname>.system.*

对于修改系统集合中的对象有如下限制。

• 在{{system.indexes}}插入数据，可以创建索引。但除此之外该表信息是不可变的(特殊的drop index命令将自动更新相关信息)。
• {{system.users}}是可修改的。
• {{system.profile}}是可删除的。

常用数据类型

链接

shell

mongodb://[username:password@]host1[:port1][,host2[:port2],...[,hostN[:portN]]][/[database][?options]]

mongodb://localhost
mongodb://username:password@hostname/dbname
mongodb://admin:123456@localhost/test #链接到指定数据库
mongodb://localhost,localhost:27018,localhost:27019

连接本地数据库服务器，端口是默认的。

mongodb://localhost

使用用户名fred，密码foobar登录localhost的admin数据库。

mongodb://fred:foobar@localhost

使用用户名fred，密码foobar登录localhost的baz数据库。

mongodb://fred:foobar@localhost/baz

连接 replica pair, 服务器1为example1.com服务器2为example2。

mongodb://example1.com:27017,example2.com:27017

连接 replica set 三台服务器 (端口 27017, 27018, 和27019):

mongodb://localhost,localhost:27018,localhost:27019

连接 replica set 三台服务器, 写入操作应用在主服务器 并且分布查询到从服务器。

mongodb://host1,host2,host3/?slaveOk=true

直接连接第一个服务器，无论是replica set一部分或者主服务器或者从服务器。

mongodb://host1,host2,host3/?connect=direct;slaveOk=true

当你的连接服务器有优先级，还需要列出所有服务器，你可以使用上述连接方式。

安全模式连接到localhost:

mongodb://localhost/?safe=true

以安全模式连接到replica set，并且等待至少两个复制服务器成功写入，超时时间设置为2秒。

mongodb://host1,host2,host3/?safe=true;w=2;wtimeoutMS=2000

options

• replicaSet=name
  • 验证replica set的名称。
  • Impliesconnect=replicaSet.

• slaveOk=true|false

  • true:
    • 在connect=direct模式下，驱动会连接第一台机器，即使这台服务器不是主。
    • 在connect=replicaSet模式下，驱动会发送所有的写请求到主并且把读取操作分布在其他从服务器。
  • false:
    • 在 connect=direct模式下，驱动会自动找寻主服务器.
    • 在connect=replicaSet 模式下，驱动仅仅连接主服务器，并且所有的读写命令都连接到主服务器。

• safe=true|false

  • true: 在执行更新操作之后，驱动都会发送getLastError命令来确保更新成功。(还要参考 wtimeoutMS).
  • false: 在每次更新之后，驱动不会发送getLastError来确保更新成功。
• w=n
  • 驱动添加 { w : n } 到getLastError命令. 应用于safe=true。
• wtimeoutMS=ms
  • 驱动添加 { wtimeout : ms } 到 getlasterror 命令. 应用于 safe=true.

• fsync=true|false

  • true: 驱动添加 { fsync : true } 到 getlasterror 命令.应用于 safe=true.
  • false: 驱动不会添加到getLastError命令中。

• journal=true|false

  • 如果设置为 true, 同步到 journal (在提交到数据库前写入到实体中). 应用于 safe=true
• connectTimeoutMS=ms
  • 可以打开连接的时间。
• socketTimeoutMS=ms
  • 发送和接受sockets的时间。

比较语法

逻辑符号

AND

db.col.find({key1:value1, key2:value2}).pretty()

OR

db.col.find( { $or: [ {key1: value1}, {key2:value2} ] } ).pretty()

$type

如果想获取 "col" 集合中 title 为 String 的数据，你可以使用以下命令：

db.col.find({"title" : {$type : 2}})

索引

db.COLLECTION_NAME.ensureIndex({KEY:1})

db.values.ensureIndex({open: 1, close: 1}, {background: true})

聚合

the group aggregate field 'ele' must be defined as an expression inside an object - 集合内的查询只能针对一个单一对象(比如一个组的mean)

管道

表达式：处理输入文档并输出。表达式是无状态的，只能用于计算当前聚合管道的文档，不能处理其它的文档。

这里我们介绍一下聚合框架中常用的几个操作：

• $project：修改输入文档的结构。可以用来重命名、增加或删除域，也可以用于创建计算结果以及嵌套文档。
• $match：用于过滤数据，只输出符合条件的文档。$match使用MongoDB的标准查询操作。
• $limit：用来限制MongoDB聚合管道返回的文档数。
• $skip：在聚合管道中跳过指定数量的文档，并返回余下的文档。
• $unwind：将文档中的某一个数组类型字段拆分成多条，每条包含数组中的一个值。
• $group：将集合中的文档分组，可用于统计结果。
• $sort：将输入文档排序后输出。

• $geoNear：输出接近某一地理位置的有序文档。

  db.articles.aggregate( [ { $match : { score : { $gt : 70, $lte : 90 } } }, { $group: { _id: null, count: { $sum: 1 } } } ] );

复制

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。

副本集设置

mongod --port "PORT" --dbpath "YOUR_DB_DATA_PATH" --replSet "REPLICA_SET_INSTANCE\_NAME"

实例

mongod --port 27017 --dbpath "D:\set up\mongodb\data" --replSet rs0

以上实例会启动一个名为rs0的MongoDB实例，其端口号为27017。

在Mongo客户端使用命令rs.initiate()来启动一个新的副本集。

我们可以使用rs.conf()来查看副本集的配置

查看副本集状态使用 rs.status() 命令

我们需要使用多条服务器来启动mongo服务。进入Mongo客户端，并使用rs.add()方法来添加副本集的成员。

rs.add() 命令基本语法格式如下：

rs.add(HOST_NAME: PORT)

• MongoDB中你只能通过主节点将Mongo服务添加到副本集中， 判断当前运行的Mongo服务是否为主节点可以使用命令db.isMaster() 。

• MongoDB的副本集与我们常见的主从有所不同，主从在主机宕机后所有服务将停止，而副本集在主机宕机后，副本会接管主节点成为主节点，不会出现宕机的情况。

分片

- 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relica set承担，防止主机单点故障 - Config Server: - mongod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。

MongoDB 备份(mongodump)与恢复(mongorestore)

mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory

mongorestore -h dbhost -d dbname --directoryperdb dbdirectory

监控

mongostat 命令

mongostat是mongodb自带的状态检测工具，在命令行下使用。它会间隔固定时间获取mongodb的当前运行状态，并输出。如果你发现数据库突然变慢或者有其他问题的话，你第一手的操作就考虑采用mongostat来查看mongo的状态。

mongotop命令

mongotop提供了一个方法，用来跟踪一个MongoDB的实例，查看哪些大量的时间花费在读取和写入数据。 mongotop提供每个集合的水平的统计数据。默认情况下，mongotop返回值的每一秒。

命令

• "show dbs" 命令可以显示所有数据的列表。
• "db" 命令可以显示当前数据库对象或集合。
• "use"命令，可以创建并连接到一个指定的数据库。
• db.dropDatabase() 删除当前数据库，
• db.collection.drop()

• db.COLLECTION_NAME.insert(document)

  • 也可以将数据定义为一个变量,执行db.col.insert(document)

    db.col.insert({title: 'MongoDB 教程', 
    description: 'MongoDB 是一个 Nosql 数据库',
    by: '菜鸟教程',
    url: 'http://www.runoob.com',
    tags: ['mongodb', 'database', 'NoSQL'],
    likes: 100})
    

• db.col.save(document)

  • 如果不指定 _id 字段 save() 方法类似于 insert() 方法。如果指定 _id字段，则会更新该 _id 的数据。

    db.collection.save(
       <document>,
       {
         writeConcern: <document>
       }
    )
    

• db.COLLECTION_NAME.find()

  • db.col.find().pretty()
    • 以格式化的方式显示文档

• db.col.update()

  db.collection.update(
     <query>,
     <update>,
     {
       upsert: <boolean>,
       multi: <boolean>,
       writeConcern: <document>
     }
  )
  

  • query : update的查询条件，类似sql update查询内where后面的。
  • update : update的对象和一些更新的操作符（如$,$inc...）等，也可以理解为sql update查询内set后面的
  • upsert : 可选，这个参数的意思是，如果不存在update的记录，是否插入objNew,true为插入，默认是false，不插入。
  • multi : 可选，mongodb 默认是false,只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true,就把按条件查出来多条记录全部更新。
  • writeConcern :可选，抛出异常的级别。

    db.col.update({'title':'MongoDB 教程'},{$set:{'title':'MongoDB'}})
    
    db.col.update( { "count" : { $gt : 3 } } , { $set : { "test2" : "OK"} },false,true );
    

• remove()

  • query :（可选）删除的文档的条件。
  • justOne : （可选）如果设为 true 或 1，则只删除一个文档。

  db.collection.remove( , { justOne: , writeConcern: } )
  - MongoDB Limit() 方法 如果你需要在MongoDB中读取指定数量的数据记录，可以使用MongoDB的Limit方法，limit()方法接受一个数字参数，该参数指定从MongoDB中读取的记录条数。 语法

  limit()方法基本语法如下所示：

  db.COLLECTION_NAME.find().limit(NUMBER) - MongoDB Skip() 方法 使用skip()方法来跳过指定数量的数据，skip方法同样接受一个数字参数作为跳过的记录条数。

  skip() 方法脚本语法格式如下：

  db.COLLECTION_NAME.find().limit(NUMBER).skip(NUMBER)

  实例

  以上实例只会显示第二条文档数据

  db.col.find({},{"title":1,_id:0}).limit(1).skip(1) { "title" : "Java 教程" } - sort - 其中 1 为升序排列，而-1是用于降序排列。 db.COLLECTION_NAME.find().sort({KEY:1}) - ensureIndex() 方法 - 用于创建索引 db.COLLECTION_NAME.ensureIndex({KEY:1,KEY2:-1}) - aggregate() 方法 - MongoDB中聚合的方法使用aggregate()。 - >db.COLLECTION_NAME.aggregate(AGGREGATE_OPERATION)

  • db.col.aggregate([{$group:{_id:"$likes",num:{$sum:"$likes"}}}])

  • mongod --port "PORT" --dbpath "YOUR_DB_DATA_PATH" --replSet "REPLICA_SET_INSTANCE_NAME"
  • 启动一个REPLICA_SET_INSTANCE_NAME名为的MongoDB实例，其端口号为PORT
  • rs.initiate()来启动一个新的副本集。
  • rs.conf()来查看副本集的配置
  • 查看副本集状态使用 rs.status() 命令
  • rs.add()方法来添加副本集的成员。

    rs.add(HOST_NAME: PORT)

  • 判断当前运行的Mongo服务是否为主节点可以使用命令db.isMaster() 。
  • mongorestore -h dbhost -d dbname --directoryperdb dbdirectory
  • mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory