2023年7月21日发(作者：)

MongoDB教程菜鸟教程Table of ContentsMongoDB 教程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(NoSQL = Not Only SQL )，意即"不仅仅是SQL"。在现代的计算系统上每天⽹络上都会产⽣庞⼤的数据量。这些数据有很⼤⼀部分是由关系数据库管理系统（RDBMS）来处理。 1970年 's提出的关系模型的论⽂ "A relational model ofdata for large shared data banks"，这使得数据建模和应⽤程序编程更加简单。通过应⽤实践证明，关系模型是⾮常适合于客户服务器编程，远远超出预期的利益，今天它是结构化数据存储在⽹络和商务应⽤的主导技术。NoSQL 是⼀项全新的数据库⾰命性运动，早期就有⼈提出，发展⾄2009年趋势越发⾼涨。NoSQL的拥护者们提倡运⽤⾮关系型的数据存储，相对于铺天盖地的关系型数据库运⽤，这⼀概念⽆疑是⼀种全新的思维的注⼊。关系型数据库遵循ACID规则事务在英⽂中是transaction，和现实世界中的交易很类似，它有如下四个特性：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。⽐如银⾏转账，从A账户转100元⾄B账户，分为两个步骤：1）从A账户取100元；2）存⼊100元⾄B账户。这两步要么⼀起完成，要么⼀起不完成，如果只完成第⼀步，第⼆步失败，钱会莫名其妙少了100元。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。例如现有完整性约束a+b=10，如果⼀个事务改变了a，那么必须得改变b，使得事务结束后依然满⾜a+b=10，否则事务失败。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。⽐如现在有个交易是从A账户转100元⾄B账户，在这个交易还未完成的情况下，如果此时B查询⾃⼰的账户，是看不到新增加的100元的。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。

分布式系统分布式系统（distributed system）由多台计算机和通信的软件组件通过计算机⽹络连接（本地⽹络或⼴域⽹）组成。分布式系统是建⽴在⽹络之上的软件系统。正是因为软件的特性，所以分布式系统具有⾼度的内聚性和透明性。因此，⽹络和分布式系统之间的区别更多的在于⾼层软件（特别是操作系统），⽽不是硬件。分布式系统可以应⽤在不同的平台上如：Pc、⼯作站、局域⽹和⼴域⽹上等。

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：开放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。

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。为什么使⽤NoSQL ?今天我们可以通过第三⽅平台（如：Google,Facebook等）可以很容易的访问和抓取数据。⽤户的个⼈信息，社交⽹络，地理位置，⽤户⽣成的数据和⽤户操作⽇志已经成倍的增加。我们如果要对这些⽤户数据进⾏挖掘，那SQL数据库已经不适合这些应⽤了, NoSQL 数据库的发展却能很好的处理这些⼤的数据。实例社会化关系⽹:Each record: UserID1, UserID2Separate records: UserID, first_name,last_name, age, gender,...Task: Find all friends of friends of friends of ... friends of a given dia 页⾯ :Large collection of documentsCombination of structured and unstructured dataTask: Retrieve all pages regarding athletics of Summer Olympic before 1950.

RDBMS vs NoSQLRDBMS- 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 NoSQL 简史NoSQL⼀词最早出现于1998年，是Carlo Strozzi开发的⼀个轻量、开源、不提供SQL功能的关系数据库。2009年，的Johan Oskarsson发起了⼀次关于分布式开源数据库的讨论[2]，来⾃Rackspace的Eric Evans再次提出了NoSQL的概念，这时的NoSQL主要指⾮关系型、分布式、不提供ACID的数据库设计模式。2009年在亚特兰⼤举⾏的"no:sql(east)"讨论会是⼀个⾥程碑，其⼝号是"select fun, profit from real_world whererelational=false;"。因此，对NoSQL最普遍的解释是"⾮关联型的"，强调Key-Value Stores和⽂档数据库的优点，⽽不是单纯的反对RDBMS。

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，分区容忍性的系统，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

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

NoSQL 数据库分类类型部分代表

Hbase特点列存储CassandraHypertableMongoDBCouchDBTokyo Cabinet / TyrantBerkeley DBMemcacheDBRedisNeo4JFlockDBdb4oVersant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 XMLBaseX⾼效的存储XML数据，并⽀持XML的内部查询语法，⽐如XQuery,Xpath。

什么是MongoDB ?MongoDB 是由C++语⾔编写的，是⼀个基于分布式⽂件存储的开源数据库系统。在⾼负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。MongoDB 旨在为WEB应⽤提供可扩展的⾼性能数据存储解决⽅案。MongoDB 将数据存储为⼀个⽂档，数据结构由键值(key=>value)对组成。MongoDB ⽂档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他⽂档，数组及⽂档数组。主要特点MongoDB 是⼀个⾯向⽂档存储的数据库，操作起来⽐较简单和容易。你可以在MongoDB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。你可以通过本地或者⽹络创建数据镜像，这使得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） ，它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。Mongo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。MongoDb 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 。Mongodb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mand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。MongoDB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。MongoDB⽀持各种编程语⾔:RUBY，PYTHON，JAVA，C++，PHP，C#等多种语⾔。MongoDB安装简单。

MongoDB 概念解析不管我们学习什么数据库都应该学习其中的基础概念，在mongodb中基本的概念是⽂档、集合、数据库，下⾯我们挨个介绍。下表将帮助您更容易理解Mongo中的⼀些概念：SQL术语/概念databasetablerowcolumnindextable joinsprimary keyMongoDB术语/概念databasecollectiondocumentfieldindex

primary key解释/说明数据库数据库表/集合数据记录⾏/⽂档数据字段/域索引表连接,MongoDB不⽀持主键,MongoDB⾃动将_id字段设置为主键通过下图实例，我们也可以更直观的了解Mongo中的⼀些概念：下表列出了 RDBMS 与 MongoDB 对应的术语：RDBMS数据库表格⾏列表联合MongoDB数据库集合⽂档字段嵌⼊⽂档主键数据库服务和客户端Mysqld/Oraclemysql/sqlplus主键 (MongoDB 提供了 key 为 _id )mongodmongo