MongoDB教程(笔记)
1.什么是NoSQL
NoSQL，指的是非关系型的数据库。NoSQL有时也称作Not Only SQL的缩写，是对不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统称。
NoSQL用于超大规模数据的存储。（例如谷歌或Facebook每天为他们的用户收集万亿比特的数据）。这些类型的数据存储不需要固定的模式，无需多余操作就可以横向扩展。
2.RDBMS vs NoSQL
RDBMS
- 高度组织化结构化数据
- 结构化查询语言（SQL） (SQL)
- 数据和关系都存储在单独的表中。
- 数据操纵语言，数据定义语言
- 严格的一致性
- 基础事务
NoSQL
- 代表着不仅仅是SQL
- 没有声明性查询语言
- 没有预定义的模式
-键 - 值对存储，列存储，文档存储，图形数据库
- 最终一致性，而非ACID属性
- 非结构化和不可预知的数据
- CAP定理
- 高性能，高可用性和可伸缩性
在计算机科学中, CAP定理（CAP theorem）, 又被称作 布鲁尔定理（Brewer's theorem）, 它指出对于一个分布式计算系统来说，不可能同时满足以下三点:
(1)一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)
(2)可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)
(3)分隔容忍(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)
CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。
因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类：
(1)CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
(2)CP - 满足一致性，分区容忍必的系统，通常性能不是特别高。
(3)AP - 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些。
4.NoSQL的优缺点
【优点】
高可扩展性
分布式计算
低成本
架构的灵活性，半结构化数据
没有复杂的关系
【缺点】
没有标准化
有限的查询功能（到目前为止）
最终一致是不直观的程序
5.NoSQL数据库的分类
| 类型 |
部分代表
|
特点 |
| 列存储 |
Hbase Cassandra Hypertable |
顾名思义，是按列存储数据的。最大的特点是方便存储结构化和半结构化数据，方便做数据压缩，对针对某一列或者某几列的查询有非常大的IO优势。 |
|
文档存储 |
MongoDB CouchDB |
文档存储一般用类似json的格式存储，存储的内容是文档型的。这样也就有有机会对某些字段建立索引，实现关系数据库的某些功能。 |
|
key-value存储 |
Tokyo Cabinet / Tyrant Berkeley DB MemcacheDB Redis |
可以通过key快速查询到其value。一般来说，存储不管value的格式，照单全收。（Redis包含了其他功能） |
|
图存储 |
Neo4J FlockDB |
图形关系的最佳存储。使用传统关系数据库来解决的话性能低下，而且设计使用不方便。 |
|
对象存储 |
db4o Versant |
通过类似面向对象语言的语法操作数据库，通过对象的方式存取数据。 |
|
xml数据库 |
Berkeley DB XML BaseX |
高效的存储XML数据，并支持XML的内部查询语法，比如XQuery,Xpath。 |
二、MongoDB简介
1.mongodb的安装(Linux平台)
(1)首先去mongodb的官网下载安装文件,例如下载的文件为mongodb-linux-i686-3.2.8.tgz
(2)切换到/usr/local,然后解压文件到该目录下，并将解压后的目录mongodb-linux-i686-3.2.8重命名为mongodb
$>tar -xvf mongodb-linux-i686-3.2.8.tgz
(3)启动mongod
./mongod -port=27017 -storageEngine=mmapv1 --dbpath=/usr/local/mongodb/data/db --journal
说明：mongod为mongodb的服务端；
-storageEngine=mmapv1：设置存储引擎为mmapv1
--dbpath=/usr/local/mongodb/data/db：指定数据目录的路径
--journal：开启journal
(4)打开客户端mongo
$>./mongo
2.Mongodb概念解析
【数据库】
一个mongodb中可以建立多个数据库。
MongoDB的默认数据库为"db"，该数据库存储在data目录中。
MongoDB的单个实例可以容纳多个独立的数据库，每一个都有自己的集合和权限，不同的数据库也放置在不同的文件中。
show dbs：显示所有数据的列表。
db ：显示当前数据库对象或集合。use：可以连接到一个指定的数据库。
数据库也通过名字来标识。数据库名可以是满足以下条件的任意UTF-8字符串。
- 不能是空字符串（"")。
- 不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空宇符)。
- 应全部小写。
- 最多64字节。
- 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】
文档是一个键值(key-value)对(即BSON)。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，这与关系型数据库有很大的区别，也是 MongoDB 非常突出的特点。
下表列出了 RDBMS 与 MongoDB 对应的术语：
| RDBMS | MongoDB |
|---|---|
| 数据库 | 数据库 |
| 表格 | 集合 |
| 行 | 文档 |
| 列 | 字段 |
| 表联合 | 嵌入文档 |
| 主键 | 主键 (MongoDB 提供了 key 为 _id ) |
| 数据库服务和客户端 | |
| Mysqld/Oracle | mongod |
| mysql/sqlplus | mongo |
需要注意的是：
- 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\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
- .和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。
- 以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。
【集合】
集合就是 MongoDB 文档组，类似于 RDBMS （关系数据库管理系统：Relational Database Management System)中的表格。
集合存在于数据库中，集合没有固定的结构，这意味着你在对集合可以插入不同格式和类型的数据，但通常情况下我们插入集合的数据都会有一定的关联性。
比如，我们可以将以下不同数据结构的文档插入到集合中：
{"site":"www.baidu.com"} {"site":"www.google.com","name":"Google"} {"site":"www.runoob.com","name":"菜鸟教程","num":5}
当第一个文档插入时，集合就会被创建。
合法的集合名
- 集合名不能是空字符串""。
- 集合名不能含有\0字符（空字符)，这个字符表示集合名的结尾。
- 集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。
- 用户创建的集合名字不能含有保留字符。有些驱动程序的确支持在集合名里面包含，这是因为某些系统生成的集合中包含该字符。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。
如下实例：
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。
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】
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.*
在MongoDB数据库中名字空间 .system.* 是包含多种系统信息的特殊集合(Collection)，如下:
| 集合命名空间 | 描述 |
|---|---|
| dbname.system.namespaces | 列出所有名字空间。 |
| dbname.system.indexes | 列出所有索引。 |
| dbname.system.profile | 包含数据库概要(profile)信息。 |
| dbname.system.users | 列出所有可访问数据库的用户。 |
| dbname.local.sources | 包含复制对端（slave）的服务器信息和状态。 |
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。
MongoDB 数据类型
下表为MongoDB中常用的几种数据类型。
| 数据类型 | 描述 |
|---|---|
| String | 字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。 |
| Integer | 整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。 |
| Boolean | 布尔值。用于存储布尔值（真/假）。 |
| Double | 双精度浮点值。用于存储浮点值。 |
| Min/Max keys | 将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。 |
| Arrays | 用于将数组或列表或多个值存储为一个键。 |
| Timestamp | 时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。 |
| Object | 用于内嵌文档。 |
| Null | 用于创建空值。 |
| Symbol | 符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。 |
| Date | 日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。 |
| Object ID | 对象 ID。用于创建文档的 ID。 |
| Binary Data | 二进制数据。用于存储二进制数据。 |
| Code | 代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。 |
| Regular expression | 正则表达式类型。用于存储正则表达式。 |
三、创建、删除数据库
MongoDB 创建数据库的语法格式如下：
use DATABASE_NAME
MongoDB 删除数据库的语法格式如下：
db.dropDatabase()
查看当前数据库名称：db
查看所有数据库：show dbs
删除集合语法格式如下：
db.collection.drop()
四、MongoDB 插入文档
所有存储在集合中的数据都是BSON格式。
1.插入文档
MongoDB 使用 insert() 或 save() 方法向集合中插入文档，语法如下：
db.COLLECTION_NAME.insert(document)
以下文档可以存储在 MongoDB 的 runoob 数据库 的 col集合中：
点击(此处)折叠或打开
-
>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
- })
查看已插入文档：
> db.col.find()也可以将数据定义为一个变量，如下所示：
点击(此处)折叠或打开
-
> document=({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
- })
执行插入操作：
> db.col.insert(document) WriteResult({ "nInserted" : 1 }) >
插入文档你也可以使用 db.col.save(document) 命令。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。
