Mongodb基础知识详解（值得珍藏）

1. MongoDB是什么？

MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库。是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是高性能、易部署、易使用，存储数据非常方便的DB。由C++语言编写。旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

Mongo最大的特点是它支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。

一个MongoDB 实例可以包含一组DataBase （数据库），一个DataBase 可以包含一组Collection（集合），一个集合可以包含一组Document（文档）。一个Document包含一组field（字段），每一个字段都是一个key/value pair。

key: 必须为字符串类型；

value：可以包含基本类型（string、int等）、document、 数组类型。

2. MongoDB功能与特点

1. 面向集合存储，容易存储对象类型的数据。数据被分组存储在集合中，一个集合中可以存储无限多的文档；

2. 模式自由，采用无模式结构存储。集合中存储的数据是无模式的文档，采用无模式存储数据是集合区别于RDBMS （关系数据库管理系统）中的表的一个重要特征；

3. 支持完全索引。可以在任意属性上建立索引，包含内部对象。MongoDB的索引和RDBMS 的索引基本一样，可以在指定属性、内部对象上创建索引以提高查询的速度。除此之外，MongoDB 还提供创建基于地理空间的索引的能力；

4. 支持查询。MongoDB 支持丰富的查询操作，MongoDB 几乎支持SQL中的大部分查询；

5. 强大的聚合工具。除丰富的查询功能外，还提供强大的聚合工具，如count、group 等，支持使用MapReduce 完成复杂的聚合任务；

6. 支持复制和数据恢复。MongoDB 支持主从复制机制，可以实现数据备份、故障恢复、读扩展等功能。基于副本集的复制机制提供了自动故障恢复的功能，确保了集群数据不会丢失；

7. 使用高效的二进制数据存储，包括大型对象（如视频）。使用二进制格式存储，可以保存任何类型的数据对象；

8. 自动处理分片，以支持云计算层次的扩展。MongoDB 支持集群自动切分数据，对数据进行分片可以使集群存储更多的数据，实现更大的负载，也能保证存储的负载均衡；

9. 支持Perl、PHP、Java、C#、JavaScript、Ruby、C 和C++语言的驱动程序，MongoDB 提供了当前所有主流开发语言的数据库驱动包，开发人员使用任何一种主流开发语言都可以轻松编程，实现访问MongoDB 数据库；

10. 文件存储格式为BSON（JSON 的一种扩展）；

11. 可以通过网络访问。可以通过网络远程访问MongoDB 数据库。

3. 基本概念

面向集合（Collection-Oriented）

• 数据被分组存储在数据集中，被称为一个集合（Collection)。每个集合在数据库中都有一个唯一的标识名，并且可以包含无限数目的文档。集合的概念类似关系型数据库（RDBMS）里的表（table），不同的是它不需要定义任何模式（schema)。

模式自由（schema-free)

• 对于存储在mongodb数据库中的文件，不需要知道它的任何结构定义。

BSON

• BSON是一种计算机数据交换格式，主要被用作MongoDB数据库中的数据存储和网络传输格式。BSON之名缘于JSON，含义为Binary JSON（二进制JSON）。

文档

• 文档是 MongoDB 中数据的基本单位，类似于关系数据库中的行。多个键及其关联的值有序地放在一起就构成了文档。文档中的键/值对是有序的。
• 文档中的值不仅可以是双引号中的字符串，也可以是其他的数据类型，例如，整型、布尔型等，也可以是另外一个文档，即文档可以嵌套。文档中的键类型只能是字符串。

集合

• 集合就是一组文档，类似于关系数据库中的表。集合是无模式的，集合中的文档可以是各式各样的。

数据库

• MongoDB 中多个文档组成集合，多个集合组成数据库。
• 一个MongoDB 实例可以承载多个数据库。它们之间可以看作相互独立，每个数据库都有独立的权限控制。在磁盘上，不同的数据库存放在不同的文件中。

MongoDB 中存在以下系统数据库。

• Admin 数据库：权限数据库，如果创建用户的时候将该用户添加到admin 数据库中，那么该用户就自动继承了所有数据库的权限；
• Local 数据库：数据库永远不会被复制，可以用来存储本地单台服务器的任意集合；
• Config 数据库：当MongoDB 使用分片模式时，config 数据库在内部使用，用于保存分片的信息。

4. 常用命令

use:

• 解释：use命令用于切换当前操作的数据库。

• 使用示例：

  use mydatabase
  

show databases:

• 解释：show databases命令用于显示当前MongoDB实例中的所有数据库。

• 使用示例：

  show databases
  

db.createCollection:

• 解释：db.createCollection命令用于创建一个新的集合。

• 使用示例：

  db.createCollection("mycollection")
  

db.collection.insertOne:

• 解释：db.collection.insertOne命令用于向指定集合中插入一条文档。

• 使用示例：

  db.mycollection.insertOne({ name: "John", age: 30 })
  

db.collection.find:

• 解释：db.collection.find命令用于在指定集合中查找匹配的文档。

• 使用示例：

  db.mycollection.find({ name: "John" })
  

db.collection.updateOne:

• 解释：db.collection.updateOne命令用于更新指定集合中的单个文档。

• 使用示例：

  db.mycollection.updateOne({ name: "John" }, { $set: { age: 35 } })
  

db.collection.deleteOne:

• 解释：db.collection.deleteOne命令用于删除指定集合中的单个文档。

• 使用示例：

  db.mycollection.deleteOne({ name: "John" })
  

db.collection.aggregate:

• 解释：db.collection.aggregate命令用于在集合上执行聚合操作，如计数、求和、分组等。

• 使用示例：

  db.mycollection.aggregate([
      { $group: { _id: "$name", count: { $sum: 1 } } }
  ])
  

db.collection.createIndex:

• 解释：db.collection.createIndex命令用于在指定集合上创建索引，以提高查询性能。

• 使用示例：

  db.mycollection.createIndex({ name: 1 })
  

db.collection.drop:

• 解释：db.collection.drop命令用于删除指定集合。

• 使用示例：

  db.mycollection.drop()
  

5. 索引优化

索引的作用和原理

索引是MongoDB中提升查询性能的重要手段。它通过在指定的字段上创建索引数据结构，以提高查询时的查找效率。MongoDB使用B树和哈希等数据结构实现索引，并支持多种类型的索引。

索引的创建和管理

在MongoDB中，可以使用createIndex()方法创建索引。可以指定单个字段或者多个字段的组合作为索引的键。在创建索引时，还可以指定一些选项，如唯一性、稀疏性和过期时间等。

索引的选择和优化

索引的选择和优化是提升查询性能的重要环节。根据查询的特点和数据的分布情况，选择合适的字段和索引类型。同时，还可以根据实际需求进行索引的优化，如重建索引、删除冗余索引等。

6. 使用场景

适宜场景

1、网站实时数据处理。适合实时的插入、更新与查询，并具备网站实时数据存储所需的复制及高度伸缩性；

2、缓存。由于性能很高，它适合作为信息基础设施的缓存层；

3、高伸缩性的场景。适合由数十或数百台服务器组成的数据库，路线图中已经包含对MapReduce引擎的内置支持。

不适用的场景

1、要求高度事务性的系统；

2、传统的商业智能应用；

3、复杂的跨文档（表）级联查询。