關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫:

MongoDB特性

MongoDB與RDBMS存儲結(jié)構(gòu)

MongoDB與RDBMS最大的區(qū)別在于: 沒有固定的行列組織數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

一、MongoDB簡介

MongoDB是一款強大、靈活、且易于擴展的通用型數(shù)據(jù)庫。

1、易用性

MongoDB是一個面向文檔（document-oriented）的數(shù)據(jù)庫，而不是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。 不采用關(guān)系型主要是為了獲得更好得擴展性。當然還有一些其他好處，與關(guān)系數(shù)據(jù)庫相比，面向文檔的數(shù)據(jù)庫不再有“行“（row）的概念取而代之的是更為靈活的“文檔”（document）模型。 通過在文檔中嵌入文檔和數(shù)組，面向文檔的方法能夠僅使用一條記錄來表現(xiàn)復(fù)雜的層級關(guān)系，這與現(xiàn)代的面向?qū)ο笳Z言的開發(fā)者對數(shù)據(jù)的看法一致。另外，不再有預(yù)定義模式（predefined schema）： 文檔的鍵（key）和值（value）不再是固定的類型和大小。由于沒有固定的模式，根據(jù)需要添加或刪除字段變得更容易了。通常由于開發(fā)者能夠進行快速迭代，所以開發(fā)進程得以加快。而且，實驗更容易進行。開發(fā)者能嘗試大量的數(shù)據(jù)模型，從中選一個最好的。

2、易擴展性

應(yīng)用程序數(shù)據(jù)集的大小正在以不可思議的速度增長。隨著可用帶寬的增長和存儲器價格的下降，即使是一個小規(guī)模的應(yīng)用程序，需要存儲的數(shù)據(jù)量也可能大的驚人，甚至超出了很多數(shù)據(jù)庫的處理能力。過去非常罕見的T級數(shù)據(jù)，現(xiàn)在已經(jīng)是司空見慣了。 由于需要存儲的數(shù)據(jù)量不斷增長，開發(fā)者面臨一個問題：應(yīng)該如何擴展數(shù)據(jù)庫，分為縱向擴展和橫向擴展，縱向擴展是最省力的做法，但缺點是大型機一般都非常貴，而且當數(shù)據(jù)量達到機器的物理極限時，花再多的錢也買不到更強的機器了，此時選擇橫向擴展更為合適，但橫向擴展帶來的另外一個問題就是需要管理的機器太多。 MongoDB的設(shè)計采用橫向擴展。面向文檔的數(shù)據(jù)模型使它能很容易地在多臺服務(wù)器之間進行數(shù)據(jù)分割。MongoDB能夠自動處理跨集群的數(shù)據(jù)和負載，自動重新分配文檔，以及將用戶的請求路由到正確的機器上。這樣，開發(fā)者能夠集中精力編寫應(yīng)用程序，而不需要考慮如何擴展的問題。如果一個集群需要更大的容量，只需要向集群添加新服務(wù)器，MongoDB就會自動將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)向新服務(wù)器傳送。

3、豐富的功能

MongoDB作為一款通用型數(shù)據(jù)庫，除了能夠創(chuàng)建、讀取、更新和刪除數(shù)據(jù)之外，還提供了一系列不斷擴展的獨特功能。 #1、索引 支持通用二級索引，允許多種快速查詢，且提供唯一索引、復(fù)合索引、地理空間索引、全文索引。 #2、聚合 支持聚合管道，用戶能通過簡單的片段創(chuàng)建復(fù)雜的集合，并通過數(shù)據(jù)庫自動優(yōu)化。 #3、特殊的集合類型 支持存在時間有限的集合，適用于那些將在某個時刻過期的數(shù)據(jù)，如會話session。類似地，MongoDB也支持固定大小的集合，用于保存近期數(shù)據(jù)，如日志等… #4、文件存儲 支持一種非常易用的協(xié)議，用于存儲大文件和文件元數(shù)據(jù)。MongoDB并不具備一些在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中很普遍的功能，如鏈接join和復(fù)雜的多行事務(wù)。省略這些的功能是處于架構(gòu)上的考慮，或者說為了得到更好的擴展性，因為在分布式系統(tǒng)中這兩個功能難以高效地實現(xiàn)。

4、卓越的性能

MongoDB的一個主要目標是提供卓越的性能，這很大程度上決定了MongoDB的設(shè)計。MongoDB把盡可能多的內(nèi)存用作緩存cache，視圖為每次查詢自動選擇正確的索引。 總之各方面的設(shè)計都旨在保持它的高性能。雖然MongoDB非常強大并試圖保留關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的很多特性，但它并不追求具備關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的所有功能。只要有可能，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器就會將處理邏輯交給客戶端。這種精簡方式的設(shè)計是MongoDB能夠?qū)崿F(xiàn)如此高性能的原因之一。

二、MongoDB基礎(chǔ)知識

1、文檔是MongoDB的核心概念。文檔就是鍵值對的一個有序集{‘msg’:’hello’,’foo’:3}。類似于python中的有序字典。

需要注意的是：#1、文檔中的鍵/值對是有序的。#2、文檔中的值不僅可以是在雙引號里面的字符串，還可以是其他幾種數(shù)據(jù)類型（甚至可以是整個嵌入的文檔)。#3、MongoDB區(qū)分類型和大小寫。#4、MongoDB的文檔不能有重復(fù)的鍵。#5、文檔中的值可以是多種不同的數(shù)據(jù)類型，也可以是一個完整的內(nèi)嵌文檔。文檔的鍵是字符串。除了少數(shù)例外情況，鍵可以使用任意UTF-8字符。文檔鍵命名規(guī)范：#1、鍵不能含有 (空字符)。這個字符用來表示鍵的結(jié)尾。#2、.和$有特別的意義，只有在特定環(huán)境下才能使用。#3、以下劃線”_”開頭的鍵是保留的(不是嚴格要求的)。

2、集合就是一組文檔。如果將MongoDB中的一個文檔比喻為關(guān)系型數(shù)據(jù)的一行，那么一個集合就是相當于一張表

#1、集合存在于數(shù)據(jù)庫中，通常情況下為了方便管理，不同格式和類型的數(shù)據(jù)應(yīng)該插入到不同的集合，但其實集合沒有固定的結(jié)構(gòu)，這意味著我們完全可以把不同格式和類型的數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)插入一個集合中。#2、組織子集合的方式就是使用“.”，分隔不同命名空間的子集合。比如一個具有博客功能的應(yīng)用可能包含兩個集合，分別是blog.posts和blog.authors，這是為了使組織結(jié)構(gòu)更清晰，這里的blog集合（這個集合甚至不需要存在）跟它的兩個子集合沒有任何關(guān)系。在MongoDB中，使用子集合來組織數(shù)據(jù)非常高效，值得推薦#3、當?shù)谝粋€文檔插入時，集合就會被創(chuàng)建。合法的集合名：集合名不能是空字符串””。集合名不能含有字符（空字符)，這個字符表示集合名的結(jié)尾。集合名不能以”system.”開頭，這是為系統(tǒng)集合保留的前綴。用戶創(chuàng)建的集合名字不能含有保留字符。有些驅(qū)動程序的確支持在集合名里面包含，這是因為某些系統(tǒng)生成的集合中包含該字符。除非你要訪問這種系統(tǒng)創(chuàng)建的集合，否則千萬不要在名字里出現(xiàn)$。

3、數(shù)據(jù)庫：在MongoDB中，多個文檔組成集合，多個集合可以組成數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫也通過名字來標識。數(shù)據(jù)庫名可以是滿足以下條件的任意UTF-8字符串：#1、不能是空字符串（””)。#2、不得含有’ ‘（空格)、.、$、/、和 (空字符)。#3、應(yīng)全部小寫。#4、最多64字節(jié)。有一些數(shù)據(jù)庫名是保留的，可以直接訪問這些有特殊作用的數(shù)據(jù)庫。#1、admin： 從身份認證的角度講，這是“root”數(shù)據(jù)庫，如果將一個用戶添加到admin數(shù)據(jù)庫，這個用戶將自動獲得所有數(shù)據(jù)庫的權(quán)限。再者，一些特定的服務(wù)器端命令也只能從admin數(shù)據(jù)庫運行，如列出所有數(shù)據(jù)庫或關(guān)閉服務(wù)器#2、local: 這個數(shù)據(jù)庫永遠都不可以復(fù)制，且一臺服務(wù)器上的所有本地集合都可以存儲在這個數(shù)據(jù)庫中#3、config: MongoDB用于分片設(shè)置時，分片信息會存儲在config數(shù)據(jù)庫中

4、強調(diào)：把數(shù)據(jù)庫名添加到集合名前，得到集合的完全限定名，即命名空間

例如：如果要使用cms數(shù)據(jù)庫中的blog.posts集合，這個集合的命名空間就是cmd.blog.posts。命名空間的長度不得超過121個字節(jié)，且在實際使用中應(yīng)該小于100個字節(jié)

三、安裝

1、安裝

#1、安裝路徑為D:MongoDB，將D:MongoDBbin目錄加入環(huán)境變量#2、新建目錄與文件D:MongoDBdatadbD:MongoDBlogmongod.log#3、新建配置文件mongod.cfg,參考：https://docs.mongodb.com/manual/reference/configuration-options/systemLog: destination: file path: “D:MongoDBlogmongod.log” logAppend: truestorage: journal: enabled: true dbPath: “D:MongoDBdatadb”net: bindIp: 0.0.0.0 port: 27017setParameter: enableLocalhostAuthBypass: false #4、制作系統(tǒng)服務(wù)mongod –config “D:MongoDBmongod.cfg” –bind_ip 0.0.0.0 –install或者直接在命令行指定配置mongod –bind_ip 0.0.0.0 –port 27017 –logpath D:MongoDBlogmongod.log –logappend –dbpath D:MongoDBdatadb –serviceName “MongoDB” –serviceDisplayName “MongoDB” –install#5、啟動關(guān)閉net start MongoDBnet stop MongoDB#6、登錄mongo鏈接：http://www.runoob.com/mongodb/mongodb-window-install.html

2、賬號管理

#賬號管理：https://docs.mongodb.com/master/tutorial/enable-authentication/# 1、創(chuàng)建賬號use admindb.createUser( { user: “root”, pwd: “123”, roles: [ { role: “root”, db: “admin” } ] })use testdb.createUser( { user: “tank”, pwd: “123”, roles: [ { role: “readWrite”, db: “test” }, { role: “read”, db: “db1” } ] })# 2、重啟數(shù)據(jù)庫mongod –removemongod –config “C:mongodbmongod.cfg” –bind_ip 0.0.0.0 –install –auth# 3、登錄：注意使用雙引號而非單引號mongo –port 27017 -u “root” -p “123” –authenticationDatabase “admin”也可以在登錄之后用db.auth(“賬號”,”密碼”)登錄mongouse admindb.auth(“root”,”123″)# 推薦博客:https://www.cnblogs.com/zhoujinyi/p/4610050.htmlmongo -u “root” -p “123” –authenticationDatabase “admin”

mysql -u root -p 123

3、命令行shell

1、mongo 127.0.0.1:27017/config #連接到任何數(shù)據(jù)庫config2、mongo –nodb #不連接到任何數(shù)據(jù)庫3、啟動之后，在需要時運行new Mongo(hostname)命令就可以連接到想要的mongod了：> conn=new Mongo(‘127.0.0.1:27017’)connection to 127.0.0.1:27017> db=conn.getDB(‘admin’)admin4、help查看幫助5、mongo時一個簡化的JavaScript shell，是可以執(zhí)行JavaScript腳本的shell命令行

四、基本數(shù)據(jù)類型

1、在概念上，MongoDB的文檔與Javascript的對象相近，因而可以認為它類似于JSON。JSON（http://www.json.org）是一種簡單的數(shù)據(jù)表示方式：其規(guī)范僅用一段文字就能描述清楚（其官網(wǎng)證明了這點），且僅包含六種數(shù)據(jù)類型。

2、這樣有很多好處：易于理解、易于解析、易于記憶。然而從另一方面說，因為只有null、布爾、數(shù)字、字符串、數(shù)字和對象這幾種數(shù)據(jù)類型，所以JSON的表達能力有一定的局限。

3、雖然JSON具備的這些類型已經(jīng)具有很強的表現(xiàn)力，但絕大數(shù)應(yīng)用（尤其是在于數(shù)據(jù)庫打交道時）都還需要其他一些重要的類型。例如，JSON沒有日期類型，這使得原本容易日期處理變得煩人。另外，JSON只有一種數(shù)字類型，無法區(qū)分浮點數(shù)和整數(shù)，更別區(qū)分32位和64位了。再者JSON無法表示其他一些通用類型，如正則表達式或函數(shù)。

4、MongoDB在保留了JSON基本鍵/值對特性的基礎(chǔ)上，添加了其他一些數(shù)據(jù)類型。在不同的編程語言下，這些類型的確切表示有些許差異。下面說明了MongoDB支持的其他通用類型，以及如何正在文檔中使用它們

#1、null：用于表示空或不存在的字段d={‘x’:null}#2、布爾型：true和falsed={‘x’:true,’y’:false}#3、數(shù)值d={‘x’:3,’y’:3.1415926}#4、字符串d={‘x’:’kermit’}#5、日期d={‘x’:new Date()}d.x.getHours()#6、正則表達式d={‘pattern’:/^kermit.*?nb$/i}正則寫在／／內(nèi)，后面的i代表:i 忽略大小寫m 多行匹配模式x 忽略非轉(zhuǎn)義的空白字符s 單行匹配模式#7、數(shù)組d={‘x’:[1,’a’,’v’]}#8、內(nèi)嵌文檔user={‘name’:’tank’,’addr’:{‘country’:’China’,’city’:’YT’}}user.addr.country#9、對象id:是一個12字節(jié)的ID,是文檔的唯一標識，不可變d={‘x’:ObjectId()}

5、_id 和 ObjectId

MongoDB中存儲的文檔必須有一個”_id”鍵。這個鍵的值可以是任意類型，默認是個ObjectId對象。在一個集合里，每個文檔都有唯一的“_id”,確保集合里每個文檔都能被唯一標識。不同集合”_id”的值可以重復(fù)，但同一集合內(nèi)”_id”的值必須唯一#1、ObjectIdObjectId是”_id”的默認類型。因為設(shè)計MongoDb的初衷就是用作分布式數(shù)據(jù)庫，所以能夠在分片環(huán)境中生成唯一的標識符非常重要，而常規(guī)的做法：在多個服務(wù)器上同步自動增加主鍵既費時又費力，這就是MongoDB采用ObjectId的原因。ObjectId采用12字節(jié)的存儲空間，是一個由24個十六進制數(shù)字組成的字符串 0|1|2|3| 4|5|6| 7|8 9|10|11 時間戳 機器 PID 計數(shù)器如果快速創(chuàng)建多個ObjectId，會發(fā)現(xiàn)每次只有最后幾位有變化。另外，中間的幾位數(shù)字也會變化（要是在創(chuàng)建過程中停頓幾秒）。這是ObjectId的創(chuàng)建方式導(dǎo)致的，如上圖時間戳單位為秒，與隨后5個字節(jié)組合起來，提供了秒級的唯一性。這個4個字節(jié)隱藏了文檔的創(chuàng)建時間，絕大多數(shù)驅(qū)動程序都會提供一個方法，用于從ObjectId中獲取這些信息。因為使用的是當前時間，很多用戶擔心要對服務(wù)器進行時鐘同步。其實沒必要，因為時間戳的實際值并不重要，只要它總是不停增加就好。接下來3個字節(jié)是所在主機的唯一標識符。通常是機器主機名的散列值。這樣就可以保證不同主機生成不同的ObjectId，不產(chǎn)生沖突接下來連個字節(jié)確保了在同一臺機器上并發(fā)的多個進程產(chǎn)生的ObjectId是唯一的前9個字節(jié)確保了同一秒鐘不同機器不同進程產(chǎn)生的ObjectId是唯一的。最后3個字節(jié)是一個自動增加的 計數(shù)器。確保相同進程的同一秒產(chǎn)生的ObjectId也是不一樣的。#2、自動生成_id如果插入文檔時沒有”_id”鍵，系統(tǒng)會自幫你創(chuàng)建 一個。可以由MongoDb服務(wù)器來做這件事。但通常會在客戶端由驅(qū)動程序完成。這一做法非常好地體現(xiàn)了MongoDb的哲學(xué)：能交給客戶端驅(qū)動程序來做的事情就不要交給服務(wù)器來做。這種理念背后的原因是：即便是像MongoDB這樣擴展性非常好的數(shù)據(jù)庫，擴展應(yīng)用層也要比擴展數(shù)據(jù)庫層容易的多。將工作交給客戶端做就減輕了數(shù)據(jù)庫擴展的負擔。

五 CRUD操作 （create、read、update、delete）

1、數(shù)據(jù)庫操作

#1、增use config #如果數(shù)據(jù)庫不存在，則創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，否則切換到指定數(shù)據(jù)庫。#2、查show dbs #查看所有可以看到，我們剛創(chuàng)建的數(shù)據(jù)庫config并不在數(shù)據(jù)庫的列表中， 要顯示它，我們需要向config數(shù)據(jù)庫插入一些數(shù)據(jù)。db.table1.insert({‘a’:1})#3、刪use config #先切換到要刪的庫下db.dropDatabase() #刪除當前庫

2、集合操作

#1、增當?shù)谝粋€文檔插入時，集合就會被創(chuàng)建> use database1switched to db database1> db.table1.insert({‘a’:1})WriteResult({ “nInserted” : 1 })> db.table2.insert({‘b’:2})WriteResult({ “nInserted” : 1 })#2、查> show tablestable1table2#3、刪> db.table1.drop()true> show tablestable2

3、文檔操作

增

# 1、沒有指定_id則默認ObjectId,_id不能重復(fù)，且在插入后不可變#2、插入單條user0={ “name”:”tank”, “age”:10, ‘hobbies’:[‘music’,’read’,’dancing’], ‘addr’:{ ‘country’:’China’, ‘city’:’GD’ }}db.test.insert(user0)db.test.find()#3、插入多條user1={ “_id”:1, “name”:”tank”, “age”:10, ‘hobbies’:[‘music’,’read’,’dancing’], ‘addr’:{ ‘country’:’China’, ‘city’:’GuangZhou’ }}user2={ “_id”:2, “name”:”egon”, “age”:20, ‘hobbies’:[‘music’,’read’,’run’], ‘addr’:{ ‘country’:’China’, ‘city’:’ShanDong’ }}user3={ “_id”:3, “name”:”jason”, “age”:30, ‘hobbies’:[‘music’,’drink’], ‘addr’:{ ‘country’:’China’, ‘city’:’AnHui’ }}user4={ “_id”:4, “name”:”kevin”, “age”:40, ‘hobbies’:[‘music’,’read’,’dancing’,’tea’], ‘addr’:{ ‘country’:’China’, ‘city’:’ShanDong’ }}user5={ “_id”:5, “name”:”nick”, “age”:50, ‘hobbies’:[‘music’,’read’,], ‘addr’:{ ‘country’:’China’, ‘city’:’SH’ }}db.user.insertMany([user1,user2,user3,user4,user5])

查

# 比較運算符# SQL：=,!=,>,=, 2;# 4.select * from db1.user where age = 2;# 6.select * from db1.user where id = 3 and id =3 and id 20;# 先獲取條件內(nèi)有的， 然后通過$and來進行判斷select * from db1.user where id >=2 and id 30; # 2.$orselect * from db1.user where id >=0 and id = 4 or name = “egon”;# 3.$modselect * from db1.user where id % 2 =1;# 4.notdb.user.find({“_id”:{“$not”: {“$mod”:[2, 1]}}}) # 成員運算 $in $nin　　　　　有egon與kevin名字的 　　　　 沒有tank名字的 # 正則匹配 select * from db1.user where name regexp “^ke.*?(g|n)#34;; > db.user.find({“name”: /^ke.*?(g|n)$/i) # 查看指定字段 1代表True 0代表False select name, age from db1.user where name regexp “^ke.*?(n|g)#34;; db.user.find( { “name”: /^ke.*?(g|n)$/i }, { “_id”: 0, “name”: 1, “age”:1 } ) # 查詢數(shù)組相關(guān)的 # 查找音樂愛好的選手 db.user.find({ “hobbies”: “music” }) # 我要寫多個愛好，有好多，寫到哪里去 # 是不是寫到數(shù)組里面去，查找既有音樂又有籃球的選手 db.user.find({ “hobbies”:{“$all”:[“music”, “basketball”]} }) # 查找第二個愛好是籃球的 db.user.find({“hobbies.1”: “basketball”})# 來，你給我找出所有人的后兩個愛好 db.user.find( {}, { “_id”: 0, “name”: 0, “age”: 0, “addr”: 0, # “hobbies”: 1 “hobbies”: {“$slice”: -2} } ) # 查找第一和第二個愛好 db.user.find( {}, { “_id”: 0, “name”: 0, “age”: 0, “addr”: 0, “hobbies”: {“$slice”: [0, 2]} } ) # 補充: addr. # 針對查找內(nèi)嵌文檔的方式 # 我要找到addr下面city為hebei的 db.user.find({“addr.city”: “guangzhou”}) # 排序 # 升序 sort() db.user.find().sort({“_id”: 1}) # 降序 db.user.find().sort({“_id”: -1}) db.user.find().sort({“_id”: 1, “age”: -1}}) # 分頁查詢 limit() # 分頁兩條 db.user.find().limit(2) # 從第0頁開始分頁 db.user.find().limit(2).skip(0) # 從第2頁開始分頁 db.user.find().limit(2).skip(2) # 從第4頁開始分頁 db.user.find().limit(2).skip(4) # 查找數(shù)量 db.user.count() # 雜項目 db.t2.insert({“a”: 10, “b”:5}) db.t2.insert({“a”: 10, “b”:null}) db.t2.insert({“a”: 10}) # 查看key為b的和b的值為null的 db.t2.find({“b”:null}) { “_id”:ObjectId(“5c4888c5ce1c93e5aba5b2b3″),”a”:10,”b”:null} { “_id” : ObjectId(“5c4888c7ce1c93e5aba5b2b4”), “a” : 10 }