3.1-MongoDB数据库

Create by fall on 16 Nov 2020 Recently revised in 12 Oct 2023

MongoDB

由 C++ 编写的基于分布式文件存储的开源数据库系统

官网：https://www.mongodb.com

特点

将数据存储为一个文档，由键值对组成，类似于 JSON 对象，字段值可以包含其他文档，数据及文档数组。
高负载添加更多节点，能保证服务器性能
可以在 MongeDB 中设置任何属性的索引，来实现更快的排序
通过本地或者网络创建数据镜像，可扩展！
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
支持丰富的查询表达式，查询指令使用 JSON 进行标记，可轻易查询文档中的内嵌的对象及数组
允许在服务端执行脚本，使用 JS 编写函数，在服务端执行，也可以把函数的定义存在服务端，下次直接调用。
支持各种编程语言，安装简单。

语法特性

使用 update() 命令可以实现替换完整地文档，或者是一些指定的字段
Map/reduce 对数据进行批量处理和聚合。Map 函数调用 emit(key,value) 遍历集合中所有的记录，将 key 和 value 交给 Reduce 函数处理。
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 是一个内置功能，可以存放大量小文件

优点

Free-schema 无模式文档，适应非结构化数据存储；
内置 GridFS，支持大容量的存储；
内置 Sharding，分片简单
弱一致性（最终一致），更能保证用户的访问速度
查询性能优越，对于千万级别的文档对象，差不多10个G，对有索引的 ID 的查询不会比 MySQL 慢，而对非索引字段的查询，完胜 MySQL
聚合框架，它支持典型几种聚合操作 , 比如，Aggregate pipelien, Map-Reduce等；
支持自动故障恢复

缺点

太吃内存，快是有原因的，因为MongoDB把数据都放内存里了；
对事务的支持不够友好；
占用空间过大；
对联表查询的支持不够强大；
只有最终一致性，言外之意，就是可能造成数据的不一致，如果想要保持强一致性，必须在一个服务器处理所有的读写操作，坑；
复杂聚合操作通过 mapreduce 创建，速度慢；
Mongodb 全局锁机制也是个坑；
预分配模式会带来的磁盘瓶颈；
删除记录时不会释放空间，相当于逻辑删除，这个真的坑；
MongoDB 到现在为止，好像还没有太好用的客户端工具；

具体的应用场景

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。

比如以下类型的项目中：

游戏场景：使用 MongoDB 存储游戏用户信息、装备、积分等，直接以内嵌文档的形式存储，方便查询、更新。
物流场景：使用 MongoDB 存储订单信息、订单状态、物流信息，订单状态在运送过程中飞速迭代、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查出来。
社交场景：使用 MongoDB 存储用户信息，朋友圈信息，通过地理位置索引实现附近的人、定位功能。
物联网场景：使用 MongoDB 存储设备信息、设备汇报的日志信息、并对这些信息进行多维度分析。
视频直播：使用 MongoDB 存储用户信息、点赞互动信息。

总的来讲，就是

数据量大
读写操作频繁
数据价值较低，对事务要求不高

插件

监控

Munin：网络和系统监控工具

Gangila：高性能的系统监视工具

Cacti：查看CPU的负载, 网络带宽利用率,

GUI

Fang of Mongo 网页式
Futon4Mongo – 一个 CouchDB Futon web 的 mongodb 山寨版。
Mongo3 – Ruby 写成。
MongoHub – 适用于 OSX 的应用程序。
Opricot – 一个基于浏览器的 MongoDB 控制台, 由 PHP 撰写而成。
Database Master — Windows 的 MongoDB 管理工具
RockMongo — 最好的PHP语言的MongoDB管理工具，轻量级, 支持多国语言.

相关概念

关键字对比

MySQL	MongoDB	解释说明
database	database	数据库
table	collection	表/集合
row	document	行/文档
column	field	字段/域
index	index	索引
join	嵌入文档	表关联 / MongoDB不支持 join，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

数据库

打开 mongo.exe 或者是图形化界面下方提供的命令行工具，该命令行工具是 JavaScript shell 可以进行一些简单的运算。

一个 MongoDB 可以建立多个数据库

默认的数据库为 db 数据库存储在 data 目录中

MongoDB 的单个实例可以容纳多个独立的数据库，每一个都有自己的集合和权限，不同的数据库也放在不同的文件中

数据库命名规则：

不能是空字符串
不能含有（空格）.（点）$（美元符号）/（左斜杠）\（右斜杠）和 \0（空字符）
应该全部小写
最多 64 个字节

部分数据库名称是保留的，有特殊作用

admin 权限角度来看，这是 root 数据库，将一个用户添加到这个数据库，这个用户会自动集成所有数据库的权限，一些特殊的服务端命令，也只能通过该数据库进行运行，比如列出所有的数据库，或者是关闭服务器等操作。
local 这个数据库永远不会被复制，可以用来存储仅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，保存相关分片的信息

文档

文档是一组键值对，文档不需要设置相同的字段，相同的字段不需要相同的数据类型

{
  "name":"fall"
}

需要注意

文档中的键值对是有序的

文档中的值不仅可以是双引号的字符串，可以是其他类型，甚至是文档

区分类型和大小写

文档不能有重复的键

文档的键是字符串（任意 UTF-8 字符），少数情况例外

键的命名规范

不能含有\0 字符，这个字符会用来表示键的结尾

. 和$ 有特殊的意义，只有特殊情况下使用

_ 开头的键是保留的，没有特殊要求。

副本集合

副本集合（Replica Set）也被称为集群（cluster）。独立的实例不是部署的好选择，因为他能更好的应对单点故障（）

With a single server, you are at risk of creating both a bottleneck, and a single point of failure for your applications

在单一服务器中，您有为应用程序中创建瓶颈，或者单一故障点的风险。

参考文章

作者	文章名称
官方文档	MongoDB
哪吒编程	既然有MySQL了，为什么还要有MongoDB？

MongoDB​

特点​

优点​

缺点​

具体的应用场景​

插件​

相关概念​

关键字对比​

数据库​

文档​

副本集合​

参考文章​