MongoDB基礎

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一、簡介

MongoDB是一個強大的分布式檔案存盤的NoSQL資料庫，天然支持高可用、分布式和靈活設計，由C++撰寫，運行穩定，性能高，為WEB應用提供可擴展的高性能資料存盤解決方案，主要解決關系型資料庫資料量大，并發高導致查詢效率低下的問題，通過使用記憶體代替磁盤提高查詢性能，

MongoDB特點：
【1】模塊自由：可以把不同結構的檔案存在在同一個資料庫里；
【2】面向集合的存盤：適合存盤JSON風格檔案的形式；
【3】完整的索引支持：對任何屬性都可以加索引；
【4】復制和高可用性：支持服務器之間的資料復制，支持主-從模式及服務器之間的相互復制，從而提供冗余備份及自動故障轉移；
【5】自動分片：支持云級別的伸縮性，自動分片功能支持水平的資料庫集群，可動態添加額外的機器；
【6】豐富的查詢：支持豐富的查詢表達方式，查詢指令使用JSON形式的標記，可輕易查詢檔案中內嵌的物件及陣列；
【7】快速更新查詢：查詢優化器會分析查詢表示式，并生成一個高效的查詢計劃；
【8】高效的傳統存盤方式：支持二進制資料及大型物件（如圖片）；

二、基本操作

MongoDB將資料存盤在一個檔案，資料結構由鍵值key:value對組成，類似于JSON物件，欄位值包含其他檔案、陣列、檔案陣列，

集合操作

// 創建
db.createCollection(name, options)
// 查看集合
show collections
// 洗掉
db.集合名稱.drop()

name要創建的集合名稱，options是一個檔案，用于制定集合的配置，選項引數是可選的：引數capped:默認為false表示不設定上限；引數size:當capped值為true時，需要指定此引數，表示設定上限的大小，會覆寫之前的值，單位為位元組，

db.createCollection("stu")
db.createCollection("stu", { capped: true, size: 20})

資料型別

檔案操作

// 插入
db.集合名稱.insert(document)

//案例1
db.stu.insert({name:'zzx',gender:1}) //自動生成_id
//案例2
s1={_id:'43444433',name:'zzx'}
s1.gender=0
db.stu.insert(s1)

// 修改
db.集合名稱.update(
    <query>, // 查詢條件，類似sql中的where部分
    <update>,  // 類似sql中的 set部分
    {$multi:<boolean>} // 默認false值改第一條記錄，true表示修改滿足的所有資料
)

//案例
db.stu.update({name:'zzx'},{name:'fj'}) // 整個檔案的結構都會發生變化
db.stu.update({name:'zzx'},{$set:{name:'fj'}}) // 只會修改 name的屬性

// 保存：如果資料存在進行修改，不存在進行插入
db.集合名稱.save(document)

// 洗掉
db.集合名稱.remove(
    <query>,
    {
        justOne:<boolean> //默認false會洗掉多條
    }
)

查詢操作

// 查詢
db.集合名稱.find(條件檔案)
// 查詢一條資料
db.集合名稱.findOne(條件檔案)

//案例 and和or一起使用，運演算法符：$lt小于 $lte小于等于 $gt大于 $gte大于等于 $ne不等于 使用//或者$regex撰寫正則運算式
db.stu.find({$or:[{age: {$gte: 18}}, {gender: 1}], name: 'zzx'})
db.stu.find({name:{$regex:'^黃'}})
db.stu.find({name:/^黃/})

// ** 自定義查詢：使用 $where后面寫一個函式
db.stu.find({$where:function(){return this.age > 20}})

// limit()用于讀取指定數量的檔案
db.集合名稱.find().limit(NUMBER) //NUMBER表示檔案的條數
// skip()用于跳過指定數量的檔案，配合limit實作分頁功能,與limit同時使用的時候不分先后順序，
db.集合名稱.find().skip(NUMBER)

//投影：查詢的結構集只選擇必要的欄位
db.集合名稱.find({},{欄位名稱:1,...}) // 對需要顯示的欄位設定為1，id默認會回傳，如果不想回傳可以設定為0

// 排序 sort()
db.集合名稱.find().sort({欄位:1,...}) // 1升序，-1降序
// 統計 count()
db.集合名稱.find().count({條件}) //find可以省略
db.stu.count({age:{$gt:20},gender:1})

// 去重distinct()
db.集合名稱.distinct({去重欄位,{條件}})

聚合

主要用于計算資料，類似sql中的sum()、avg()，

常用的管道：$group將集合中的檔案分組，可用于統計結果；$match過濾資料，只輸出符合條件的檔案；$project修改輸入檔案的結構，如重命名、增加、洗掉欄位、創建計算結果；$sort將輸入檔案排序后輸出；$limit限制聚合管道回傳的檔案數；$skip跳過指定數量的檔案，回傳剩余檔案；$unwind將陣列型別的欄位進行拆分；

常用的運算式：$sum計算綜合，$sum:1同count表示計數；$avg計算平均值；$min獲取最小值；$max獲取最大值；$push在結果檔案中插入值到下一個陣列中；$first根據資源檔案的排序獲取第一個檔案資料；$last根據資源檔案的排序獲取最后一個檔案資料，

db.集合名稱.aggregate([{管道:{運算式}}]) //管道在Linux中一般用于將當前命令的輸出結果作為下一個命令的輸入,在MongoDB中是同樣的作用

分組$group

// 統計男女的總人數 _id表示組分的依據，使用某個欄位的格式為'$欄位'，如果需要得到整個檔案可以使用 '$$ROOT' 替換 '$age'
db.stu.aggregate([
    {$group:{
        _id:'$gender',
        counter:{$push:'$age'}
    }}
])
// 輸入
{"_id":男,"counter":[12,45]}
{"_id":女,"counter":[22,15]}

過濾資料$match

db.stu.aggregate([
    {$match:{age:{$gt:20}}},
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}}
])

投影$project:只顯示某個欄位

db.stu.aggregate([
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
    {$project:{_id:0,counter:1}}
])

排序$sort

db.stu.aggregate([
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
    {$sort:{counter:-1}}
])

$limit 和 $skip

db.stu.aggregate([
    {$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
    {$sort:{counter:-1}},
    {$skip:1},
    {$limit:1}
])

$unwind 將陣列型別的欄位進行拆分，如果不是陣列是一個屬性，就單獨輸出該屬性

db.集合名稱.aggregate([{$unwind:'$欄位名稱'}])

db.stu.insert({name:'zzx',size:['S','Z','L']})
db.stu.aggregate([
    $unwind:'$size'
])

// 處理是空陣列，無欄位，null的情況使用上述 $unwind資料會丟失，可以使用下面運算式，防止資料丟失
db.stu.aggregate([
    {$unwind:{
        path:'$欄位名稱',
        preserverNullAndEmptyArrays:<boolean> //防止資料丟失
    }}
])

三、索引

MongoDB通過索引提升查詢速度

// 使用explain()命令分析查詢性能
db.stu.find({name:'zzx100000'}).explain('executionStats')
// 分析結果如下：
"executionStats": {
    "executionSuccess": true,
    "nReturned": 1,
    "executionTimeMillis": 96,
    "totalKeysExamined": 0,
    "totalDocsExamined": 100000,
}

建立索引： 1表示升序，-1表示降序

db.集合.ensureIndex({屬性:1})
db.stu.ensureIndex({name:1})

// 對索引屬性查詢
db.stu.find({name:'zzx100000'}).explain('executionStats')
// 分析結果如下：
"executionStats": {
    "executionSuccess": true,
    "nReturned": 1,
    "executionTimeMillis": 1,
    "totalKeysExamined": 0,
    "totalDocsExamined": 100000,
}

// 唯一索引
db.stu.ensureIndex({'name':1},{'unique':true})
// 聯合索引
db.stu.ensureIndex({name:1,age1})
// 查看索引
db.stu.getIndexes()
// 洗掉所以
db.stu.dropIndexes('索引名稱')

四、安全

為了更安全的訪問MongoDB,需要創建用戶，采用角色、用戶、資料庫的安全管理方式，常用的角色如下：root只在admin資料庫中可用，超級賬號，超級權限，Read用戶只讀權限，readWrite用戶讀寫權限，

// 創建超級管理員
use admin // admin是資料庫
db.createUser({
    user:'admin',
    pwd:'123',
    roles:[{role:'root',db:'admin'}]
})

啟用安全認證：修改組態檔

sudo vi /etc/mongod.conf

啟用身份認證：keys and values之間一定要有空格，否則決議錯誤，修改完組態檔后，必須重啟服務，

security:
    authorization: enable

資料庫連接

mongo -u admin -p 123 --authenticationDatabase admin

五、備份與恢復

復制提供資料冗余備份，并在多個服務器上存盤資料副本，提高資料的可用性，并保證資料的安全性，允許從硬體故障和服務中斷中恢復資料，常見的搭配是一主多從，主節點記錄所有操作，從節點定期輪詢主節點獲取這些操作，然后對自己的資料副本執行這些操作，從而保證資料的一致性，

優點：
【1】資料備份；
【2】資料災難恢復（自動故障轉移，自動恢復）；
【3】讀寫分離；
【4】高資料可用；
【5】無宕機維護；
【6】副本集對應用程式是透明的；

設定復制節點：

mongod --bind_ip 192.168.113.122 --port 27017 --dbpath ./mongdb/file1 --replSet rs0 // rs0副本集，master和slave的副本集相同
mongod --bind_ip 192.168.154.132 --port 27017 --dbpath ./mongdb/file1 --replSet rs0

通過客戶端連接MongoDB master，并在master上面進行初始化，同時添加其他副本集（也就是備份的服務器資訊），如果在從服務器上進行讀操作，需要設定rs.slaveOk()，

mongo --host 192.168.113.122 --port 27017 // 主服務器

rs.initiate()  //rs是mongodb提供的副本集管理物件

rs.add('192.168.154.132:27017') // 從服務器

rs.salveOk()

手動備份：

mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory

恢復：

mongorestore -h dbhost -d dbname --dir dbdirectory

標籤：MySQL

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