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什么是MongoDB？

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。他支持的数据结构非常松散，是类似 json 的 bjson 格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。 MongoDB 最大的特点是他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。它是一个

面向集合的,模式自由的文档型

数据库。

1、

面向集合

（Collenction-Orented）

意思是数据被分组存储在数据集中， 被称为一个集合（ Collenction)。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)。

2、

模式自由

（schema-free)

意味着对于存储在 MongoDB 数据库中的文件，我们不需要知道它的任何结构定义。提了这么多次”无模式”或”模式自由”，它到是个什么概念呢？例如，下面两个记录可以存在于同一个集合里面：

{“welcome” : “Beijing”}

{“age” : 25}

3、

文档型


意思是我们存储的数据是键-值对的集合,键是字符串,值可以是数据类型集合里的任意类型,包括数组和文档. 我们把这个数据格式称作 “ BSON” 即 “ Binary Serialized dOcument

Notation.”

特点：

面向集合存储，易于存储对象类型的数据

模式自由

支持动态查询

支持完全索引，包含内部对象

支持查询

支持复制和故障恢复

使用高效的二进制数据存储，包括大型对象（如视频等）

自动处理碎片，以支持云计算层次的扩展性

支持 Python， PHP， Ruby， Java， C， C#， Javascript， Perl 及 C++语言的驱动程序，社区中也提供了对 Erlang 及.NET 等平台的驱动程序

文件存储格式为 BSON（一种 JSON 的扩展）

可通过网络访问

功能：


面向集合的存储

：适合存储对象及 JSON 形式的数据


动态查询

： MongoDB 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


完整的索引支持

：包括文档内嵌对象及数组。 MongoDB 的查询优化器会分析查询表达式，并生成一个高效的查询计划


查询监视

： MongoDB 包含一系列监视工具用于分析数据库操作的性能


复制及自动故障转移

： MongoDB 数据库支持服务器之间的数据复制，支持主-从模式及


服务器之间的相互复制

。复制的主要目标是提供冗余及自动故障转移


高效的传统存储方式

：支持二进制数据及大型对象（如照片或图片）


自动分片以支持云级别的伸缩性

：自动分片功能支持水平的数据库集群，可动态添加额外的机器

适用场合


网站数据

： MongoDB 非常适合实时的插入，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


缓存

：由于性能很高， MongoDB 也适合作为信息基础设施的缓存层。在系统重启之后，由 MongoDB 搭建的持久化缓存层可以避免下层的数据源过载


大尺寸，低价值的数据

：使用传统的关系型数据库存储一些数据时可能会比较昂贵，在此之前，很多时候程序员往往会选择传统的文件进行存储


高伸缩性的场景

： MongoDB 非常适合由数十或数百台服务器组成的数据库。 MongoDB的路线图中已经包含对 MapReduce 引擎的内置支持

用于对象及 JSON 数据的存储

： MongoDB 的 BSON 数据格式非常适合文档化格式的存储及查询

MongoDB的安装


Windows 平台的安装

步骤一: 下载 MongoDB

url 下载地址: http://downloads.mongodb.org/win32/mongodb-win32-i386-1.8.1.zip

步骤二: 设置 MongoDB 程序存放目录

将其解压到 c:\，再重命名为 mongo，路径为 c:\mongo

步骤三: 设置数据文件存放目录

在 c:盘建一个 db 文件夹，路径 c:\db

步骤四: 启动 MongoDB 服务

进入 cmd 提示符控制台， c:\mongo\bin\mongod.exe –dbpath=c:\db

C:\mongo\bin>C:\mongo\bin\mongod –dbpath=c:\db

Sun Apr 10 22:34:09 [initandlisten] MongoDB starting : pid=5192 port=27017 dbpath=d:\data\db 32-bit

** NOTE: when using MongoDB 32 bit, you are limited to about 2 gigabytes of data

** see http://blog.mongodb.org/post/137788967/32-bit-limitations

** with –dur, the limit is lower

……

Sun Apr 10 22:34:09 [initandlisten] waiting for connections on port 27017

Sun Apr 10 22:34:09 [websvr] web admin interface listening on port 28017

MongoDB 服务端的默认监听端口是 27017

步骤五: 将MongoDB 作为 Windows 服务随机启动

先创建 C:\mongo\logs\mongodb.log 文件，用于存储 MongoDB 的日志文件, 再安装系统服务。

C:\mongo\bin>C:\mongo\bin\mongod –dbpath=c:\ db –logpath=c:\mongo\logs\mongodb.log –install all output going to: c:\mongo\logs\mongodb.log

Creating service MongoDB.

Service creation successful.

Service can be started from the command line via ‘net start “MongoDB”‘.

C:\mongo\bin>net start mongodb

Mongo DB 服务已经启动成功。

C:\mongo\bin>

步骤六: 客户端连接验证

新打开一个 CMD 输入： c:\mongo\bin\mongo，如果出现下面提示，那么您就可以开始MongoDB 之旅了

C:\mongo\bin>c:\mongo\bin\mongo

MongoDB shell version: 1.8.1

connecting to: test

>

步骤七: 查看 MongoDB 日志

查看 C:\mongo\logs\mongodb.log 文件，即可对 MongoDB 的运行情况进行查看或排错了，这样就完成了 Windows 平台的 MongoDB 安装。

2.2 Linux 平台的安装

步骤一: 下载 MongoDB

下载安装包： curl -O http://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-i686-1.8.1.tgz

步骤二: 设置 MongoDB 程序存放目录

将其解压到/Apps，再重命名为 mongo，路径为/Apps/mongo

步骤三: 设置数据文件存放目录

建立/data/db 的目录, mkdir –p /data/db

步骤四: 启动 MongoDB 服务

/Apps/mongo/bin/mongod –dbpath=/data/db

[root@localhost ~]# /Apps/mongo/bin/mongod –dbpath=/data/db

Sun Apr 8 22:41:06 [initandlisten] MongoDB starting : pid=13701 port=27017 dbpath=/data/db 32-bit

** NOTE: when using MongoDB 32 bit, you are limited to about 2 gigabytes of data

** see http://blog.mongodb.org/post/137788967/32-bit-limitations

** with –dur, the limit is lower

……

Sun Apr 8 22:41:06 [initandlisten] waiting for connections on port 27017

Sun Apr 8 22:41:06 [websvr] web admin interface listening on port 28017

MongoDB 服务端的默认连接端口是 27017

步骤五: 将MongoDB 作为 Linux 服务随机启动

先创建/Apps/mongo/logs/mongodb.log 文件，用于存储 MongoDB 的日志文件

vi /etc/rc.local, 使用 vi 编辑器打开配置文件，并在其中加入下面一行代码

/Apps/mongo/bin/mongod –dbpath=/data/db –logpath=/Apps/mongo/logs/mongodb.log

步骤六: 客户端连接验证

新打开一个 Session 输入： /Apps/mongo/bin/mongo，如果出现下面提示，那么您就可以开始 MongoDB 之旅了

[root@localhost ~]# /Apps/mongo/bin/mongo

MongoDB shell version: 1.8.1

connecting to: test

>

步骤七: 查看 MongoDB 日志

查看/Apps/mongo/logs/mongodb.log 文件，即可对 MongoDB 的运行状况进行查看或分析了

[root@localhost logs]# ll

总计 0

-rw-r–r– 1 root root 0 04-08 20:15 mongodb.log

[root@localhost logs]#

以上的几个步骤就 OK 了！！ 这样一个简单的 MongoDB 数据库就可以畅通无阻地运行起

来了。

MongoDB 中一系列物理文件（数据文件，日志文件等）的集合或与之对应的逻辑结构（集合，文档等）被称为数据库，简单的说，就是数据库是由一系列与磁盘有关系的物理文件的组成。

MongoDB 的逻辑结构是一种层次结构。主要由：

文档(document)、集合(collection)、数据库(database)

这三部分组成的。

MongoDB 的文档（ document）， 相当于关系数据库中的一行记录。

— 多个文档组成一个集合（ collection）， 相当于关系数据库的表。

— 多个集合（ collection）， 逻辑上组织在一起，就是数据库（ database）。

— 一个 MongoDB 实例支持多个数据库（ database）。

文档(document)、集合(collection)、数据库(database)的层次结构如下图:



MongoDB 与关系型数据库的逻辑结构对比图：



面向文档的 NoSQL 数据库主要解决的问题不是高性能的并发读写，而是保证海量数据存储的同时，具有良好的查询性能。

MongoDB 最大的特点是他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。最后由于 MongoDB 可以支持复杂的数据结构，而且带有强大的数据查询功能，因此非常受到欢迎，很多项目都考虑用 MongoDB 来替代 MySQL 等传统数据库来实现不是特别复杂的Web 应用。由于数据量实在太大，所以迁移到了 MongoDB 上面，数据查询的速度得到了非常显著的提升。

MongoDB快速入门

启动数据库


MongoDB 安装、配置完后，必须先启动它，然后才能使用它。怎么启动它呢？下面分别展示了 3 种方式来启动实例。


命令行方式启动


MongoDB 默认存储数据目录为/data/db/ (或者 c:\data\db), 默认端口 27017，默认 HTTP 端口 28017。当然你也可以修改成不同目录,只需要指定 dbpath 参数: /Apps/mongo/bin/mongod–dbpath=/data/db

[root@localhost ~]# /Apps/mongo/bin/mongod –dbpath=/data/db

Sun Apr 8 22:41:06 [initandlisten] MongoDB starting : pid=13701 port=27017 dbpath=/data/db

32-bit

……

Sun Apr 8 22:41:06 [initandlisten] waiting for connections on port 27017

Sun Apr 8 22:41:06 [websvr] web admin interface listening on port 28017


配置文件方式启动


如果是一个专业的 DBA，那么实例启动时会加很多的参数以便使系统运行的非常稳定，这样就可能会在启动时在 mongod 后面加一长串的参数，看起来非常混乱而且不好管理和维护，那么有什么办法让这些参数有条理呢？ MongoDB 也支持同 mysql 一样的读取启动配置文件的方式来启动数据库，配置文件的内容如下:

[root@localhost bin]# cat /etc/mongodb.cnf

dbpath=/data/db/

启动时加上”-f”参数，并指向配置文件即可

[root@localhost bin]# ./mongod -f /etc/mongodb.cnf

Mon May 28 18:27:18 [initandlisten] MongoDB starting : pid=18481 port=27017

dbpath=/data/db/ 32-bit

……

Mon May 28 18:27:18 [initandlisten] waiting for connections on port 27017

Mon May 28 18:27:18 [websvr] web admin interface listening on port 28017


Daemon 方式启动


大家可以注意到上面的两种方式都慢在前台启动 MongoDB 进程，但当启动 MongoDB 进程的 session 窗口不小心关闭时， MongoDB 进程也将随之停止，这无疑是非常不安全的，幸好MongoDB 提供了一种后台 Daemon 方式启动的选择，只需加上一个” –fork”参数即可，这就使我们可以更方便的操作数据库的启动，但如果用到了” –fork”参数就必须也启用”–logpath”参数，这是强制的

[root@localhost ~]# /Apps/mongo/bin/mongod –dbpath=/data/db –fork

–fork has to be used with –logpath

[root@localhost ~]# /Apps/mongo/bin/mongod –dbpath=/data/db –logpath=/data/log/r3.log

–fork

all output going to: /data/log/r3.log

forked process: 19528

[root@localhost ~]#

停止数据库


MongoDB 提供的停止数据库命令也非常丰富，如果 Control-C、发送 shutdownServer()指令等db.shutdownServer()

连接数据库


现在我们就可以使用自带的 MongoDB shell 工具来操作数据库了. (我们也可以使用各种编程语言的驱动来使用 MongoDB, 但自带的 MongoDB shell 工具可以方便我们管理数据库)。新打开一个 Session 输入： /Apps/mongo/bin/mongo，如果出现下面提示，那么您就说明连接上数据库了，可以进行操作了

[root@localhost ~]# /Apps/mongo/bin/mongo

MongoDB shell version: 1.8.1

connecting to: test

>

默认 shell 连接的是本机 localhost 上面的 test 库， “connecting to:” 这个会显示你正在使用的数据库的名称. 想换数据库的话可以用”use mydb”来实现。

插入记录


下面我们来建立一个 test 的集合并写入一些数据. 建立两个对象 j 和 t , 并保存到集合中去.在例子里 “>” 来表示是 shell 输入提示符

> j = { name : “mongo” };

{“name” : “mongo”}

> t = { x : 3 };

{ “x” : 3 }

> db.things.save(j);

> db.things.save(t);

> db.things.find();

{ “_id” : ObjectId(“4c2209f9f3924d31102bd84a”), “name” : “mongo” }

{ “_id” : ObjectId(“4c2209fef3924d31102bd84b”), “x” : 3 }

>

有几点需要注意一下:

不需要预先创建一个集合. 在第一次插入数据时候会自动创建.在文档中其实可以存储任何结构的数据, 当然在实际应用我们存储的还是相同类型文档的集合. 这个特性其实可以在应用里很灵活, 你不需要类似 alter table 语句来修改你的数据结构每次插入数据时候集合中都会有一个 ID, 名字叫 _id.

查询记录

普通查询


在没有深入查询之前, 我们先看看怎么从一个查询中返回一个游标对象. 可以简单的通过find() 来查询, 他返回一个任意结构的集合. 如果实现特定的查询稍后讲解.实现上面同样的查询, 然后通过 while 来输出:

> var cursor = db.things.find();

> while (cursor.hasNext()) printjson(cursor.next());

{ “_id” : ObjectId(“4c2209f9f3924d31102bd84a”), “name” : “mongo” }

{ “_id” : ObjectId(“4c2209fef3924d31102bd84b”), “x” : 3 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd856”), “x” : 4, “j” : 1 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd857”), “x” : 4, “j” : 2 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd858”), “x” : 4, “j” : 3 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd859”), “x” : 4, “j” : 4 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd85a”), “x” : 4, “j” : 5 }

上面的例子显示了游标风格的迭代输出. hasNext() 函数告诉我们是否还有数据, 如果有则可以调用 next() 函数.当我们使用的是 JavaScript shell, 可以用到 JS 的特性, forEach 就可以输出游标了. 下面的例子就是使用 forEach() 来循环输出: forEach() 必须定义一个函数供每个游标元素调用.

> db.things.find().forEach(printjson);

{ “_id” : ObjectId(“4c2209f9f3924d31102bd84a”), “name” : “mongo” }

{ “_id” : ObjectId(“4c2209fef3924d31102bd84b”), “x” : 3 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd856”), “x” : 4, “j” : 1 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd857”), “x” : 4, “j” : 2 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd858”), “x” : 4, “j” : 3 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd859”), “x” : 4, “j” : 4 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd85a”), “x” : 4, “j” : 5 }

在 MongoDB shell 里, 我们也可以把游标当作数组来用:

> var cursor = db.things.find();

> printjson(cursor[4]);

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd858”), “x” : 4, “j” : 3 }

使用游标时候请注意占用内存的问题, 特别是很大的游标对象, 有可能会内存溢出. 所以应该用迭代的方式来输出. 下面的示例则是把游标转换成真实的数组类型:

> var arr = db.things.find().toArray();

> arr[5];

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd859”), “x” : 4, “j” : 4 }

请注意这些特性只是在 MongoDB shell 里使用, 而不是所有的其他应用程序驱动都支持.MongoDB 游标对象不是没有快照，如果有其他用户在集合里第一次或者最后一次调用

next(), 你可能得不到游标里的数据. 所以要明确的锁定你要查询的游标.


条件查询


到这里我们已经知道怎么从游标里实现一个查询并返回数据对象, 下面就来看看怎么根据指定的条件来查询.下面的示例就是说明如何执行一个类似 SQL 的查询, 并演示了怎么在 MongoDB 里实现. 这是在 MongoDB shell 里查询, 当然你也可以用其他的应用程序驱动或者语言来实现:

SELECT * FROM things WHERE name=”mongo”

> db.things.find({name:”mongo”}).forEach(printjson);

{ “_id” : ObjectId(“4c2209f9f3924d31102bd84a”), “name” : “mongo” }

SELECT * FROM things WHERE x=4

> db.things.find({x:4}).forEach(printjson);

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd856”), “x” : 4, “j” : 1 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd857”), “x” : 4, “j” : 2 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd858”), “x” : 4, “j” : 3 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd859”), “x” : 4, “j” : 4 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd85a”), “x” : 4, “j” : 5 }

查询条件是 { a:A, b:B, … } 类似 “ where a==A and b==B and …” .上面显示的是所有的元素, 当然我们也可以返回特定的元素, 类似于返回表里某字段的值,只需要在 find({x:4}) 里指定元素的名字

SELECT j FROM things WHERE x=4

> db.things.find({x:4}, {j:true}).forEach(printjson);

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd856”), “j” : 1 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd857”), “j” : 2 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd858”), “j” : 3 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd859”), “j” : 4 }

{ “_id” : ObjectId(“4c220a42f3924d31102bd85a”), “j” : 5 }

修改记录


将 name 是 mongo 的记录的 name 修改为 mongo_new

> db.things.update({name:”mongo”},{$set:{name:”mongo_new”}});

我们来查询一下是否改过来了

> db.things.find();

{ “_id” : ObjectId(“4faa9e7dedd27e6d86d86371”), “x” : 3 }

{ “_id” : ObjectId(“4faa9e7bedd27e6d86d86370”), “name” : “mongo_new” }

删除记录


将用户 name 是 mongo_new 的记录从集合 things 中删除

> db.things.remove({name:”mongo_new”});

> db.things.find();

{ “_id” : ObjectId(“4faa9e7dedd27e6d86d86371”), “x” : 3 }

经验证，该记录确实被删除了