mogon简介

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库。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。
MongoDB 是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。

NoSQL简介

NoSQL：非关系型数据库（不仅仅是SQL）。目前关系型数据库占绝大多数。

关系型数据库遵循ACID规则

1. A (Atomicity) 原子性原子性很容易理解，也就是说事务里的所有操作要么全部做完，要么都不做，事务成功的条件是事务里的所有操作都成功，只要有一个操作失败，整个事务就失败，需要回滚。

2. C (Consistency) 一致性一致性也比较容易理解，也就是说数据库要一直处于一致的状态，事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。
3. I (Isolation) 独立性所谓的独立性是指并发的事务之间不会互相影响，如果一个事务要访问的数据正在被另外一个事务修改，只要另外一个事务未提交，它所访问的数据就不受未提交事务的影响。
4. D (Durability) 持久性持久性是指一旦事务提交后，它所做的修改将会永久的保存在数据库上，即使出现宕机也不会丢失。

分布式计算的优点

可靠性（容错） ：分布式计算系统中的一个重要的优点是可靠性。一台服务器的系统崩溃并不影响到其余的服务器。
可扩展性：在分布式计算系统可以根据需要增加更多的机器。
资源共享：共享数据是必不可少的应用，如银行，预订系统。
灵活性：由于该系统是非常灵活的，它很容易安装，实施和调试新的服务。
更快的速度：分布式计算系统可以有多台计算机的计算能力，使得它比其他系统有更快的处理速度。
开放系统：由于它是开放的系统，本地或者远程都可以访问到该服务。
更高的性能：相较于集中式计算机网络集群可以提供更高的性能（及更好的性价比）。

分布式计算的缺点

故障排除： ：故障排除和诊断问题。
**软件： **更少的软件支持是分布式计算系统的主要缺点。
网络：网络基础设施的问题，包括：传输问题，高负载，信息丢失等。
**安全性： **开发系统的特性让分布式计算系统存在着数据的安全性和共享的风险等问题。

NoSQL 优势

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。

RDBMS vs NoSQL

**RDBMS **

• 高度组织化结构化数据
• 结构化查询语言（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

CAP定理（CAP theorem）

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:

• 一致性(Consistency) ：所有节点在同一时间具有相同的数据
• 可用性(Availability) ：保证每个请求不管成功或者失败都有响应
• 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：

• 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。
• CP（满足一致性）：通常性能不是特别高。
• 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。

NoSQL的优点/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

BASE

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。BASE是NoSQL数据库通常对可用性及一致性的弱要求原则：

• Basically Availble（基本可用）。
• Soft-state（软状态/柔性事务）： "Soft state" 可以理解为"无连接"的, 而 "Hard state" 是"面向连接"的。
• Eventual Consistency（最终一致性）： 也是 ACID 的最终目的。

ACID vs BASE

| ACID | BASE |
|:-------:|:-------:|
| 原子性(Atomicity) | 基本可用(Basically Available) |
| 一致性(Consistency) | 软状态/柔性事务(Soft state) |
| 隔离性(Isolation) | 最终一致性 (Eventual consistency) |
| 持久性 (Durable) | |

NoSQL 数据库分类

| 类型 | 部分代表 | 简介 |
|:-------:|:-------:|:----------|
| 列存储 | Hbase | 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 | 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 | Memcache 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 | 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 | 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 | BaseX | 高效的存储XML数据，并支持XML的内部查询语法，比如XQuery,Xpath。 |

MongoDB主要特点

• 可以在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。

• 可以通过本地或者网络创建数据镜像，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） ，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。
• 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。
• 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 。
• 其中的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。
• 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。

Linux平台安装MongoDB

1. 下载完安装包，并解压 tgz（以下演示的是 64 位 Linux上的安装） 。
curl -O https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-3.0.6.tgz # 下载 tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-3.0.6.tgz # 解压 mv mongodb-linux-x86_64-3.0.6/ /usr/local/mongodb # 将解压包拷贝到指定目录
2. MongoDB 的可执行文件位于 bin 目录下，所以可以将其添加到 PATH 路径中：
export PATH= /usr/local/mongodb/bin:$PATH
3. 创建数据库目录
MongoDB的数据存储在data目录的db目录下，但是这个目录在安装过程不会自动创建，所以你需要手动创建data目录，并在data目录中创建db目录。
以下实例中我们将data目录创建于根目录下(/)。
注意：/data/db 是 MongoDB 默认的启动的数据库路径(--dbpath)。
mkdir -p /data/db
4. 命令行中运行 MongoDB 服务
你可以再命令行中执行mongo安装目录中的bin目录执行mongod命令来启动mongdb服务。
注意：如果你的数据库目录不是/data/db，可以通过 --dbpath 来指定。
$ ./mongod 2015-09-25T16:39:50.549+0800 I JOURNAL [initandlisten] journal dir=/data/db/journal 2015-09-25T16:39:50.550+0800 I JOURNAL [initandlisten] recover : no journal files present, no recovery needed 2015-09-25T16:39:50.869+0800 I JOURNAL [initandlisten] preallocateIsFaster=true 3.16 2015-09-25T16:39:51.206+0800 I JOURNAL [initandlisten] preallocateIsFaster=true 3.52 2015-09-25T16:39:52.775+0800 I JOURNAL [initandlisten] preallocateIsFaster=true 7.7
5. MongoDB后台管理 Shell
如果你需要进入MongoDB后台管理，你需要先打开mongodb装目录的下的bin目录，然后执行mongo命令文件。
MongoDB Shell是MongoDB自带的交互式Javascript shell,用来对MongoDB进行操作和管理的交互式环境。
当你进入mongoDB后台后，它默认会链接到 test 文档（数据库）：
$ cd /usr/local/mongodb/bin $ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test Welcome to the MongoDB shell.
由于它是一个JavaScript shell，您可以运行一些简单的算术运算:
> 2+2 4 3+6 9
现在让我们插入一些简单的数据，并对插入的数据进行检索：
> db.runoob.insert({x:10}) #在runoob表插入key为x，value为10的一条数据 WriteResult({ "nInserted" : 1 }) #成功 db.runoob.find() #查询runoob表中的所有数据 { "_id" : ObjectId("5604ff74a274a611b0c990aa"), "x" : 10 } #_id为系统为每条数据默认分配的唯一标识（可以自己指定）key为x的值为10
6. MongoDb web 用户界面
MongoDB 提供了简单的 HTTP 用户界面。 如果你想启用该功能，需要在启动的时候指定参数 --rest 。
$ ./mongod --dbpath=/data/db --rest
MongoDB 的 Web 界面访问端口比服务的端口多1000。
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。

MongoDb web 用户界面

MongoDB 概念解析

1. 在mongodb中基本的概念是文档、集合、数据库 **

MongoDB 概念解析

MongoDB 概念解析

2. 数据库（database） **
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" 命令可以显示所有数据的列表。
$ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test show dbs local 0.078GB test 0.078GB
执行 "db" 命令可以显示当前数据库对象或集合。
$ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test db test
运行"use"命令，可以连接到一个指定的数据库。
use local switched to db local db local

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。

有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库。

• 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。

**3. 文档（document） **
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。
一个简单的文档例子如下：
{"site":"www.runoob.com", "name":"菜鸟教程"}

RDBMS 与 MongoDB 对应的术语

• 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)。

**4. 集合（collection） **
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。
集合名命名规范：

• 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$。

固定大小的集合（Capped collections）
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。

*5. 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 <dbname>.system. 是包含多种系统信息的特殊集合(Collection)，如下:

元数据

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。

**6. MongoDB 数据类型 **

MongoDB 数据类型

MongoDB连接

**1. 启动 MongoDB服务 **
启动只需要在MongoDB安装目录的bin目录下执行'mongod'即可。
执行启动操作后，mongodb在输出一些必要信息后不会输出任何信息，之后就等待连接的建立，当连接被建立后，就会开始打印日志信息。
既可以使用 MongoDB shell 来连接，也可以使用php来连接。

**2. 通过shell连接MongoDB服务 **
localhost为主机名，这个选项是必须的：
mongodb://localhost $ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test mongodb://localhostmongodb://localhost

3. MongoDB连接命令格式 **
使用用户名和密码连接到MongoDB服务器，你必须使用 'username:password@hostname/dbname**' 格式，'username'为用户名，'password' 为密码。

使用用户名和密码连接登陆到默认数据库：
$ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test mongodb://admin:123456@localhost/

使用用户名和密码连接登陆到指定数据库：
mongodb://admin:123456@localhost/test

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

**4. 参数选项说明 **

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

MongoDB连接命令标准格式参数选项说明