MongoDB 概念解析

sszxf

　　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MongoDB术语/概念解释/说明database
database
数据库
table
collection
数据库表/集合
row
document
数据记录行/文档
column
field
数据字段/域
index
index
索引
table joins
表连接,MongoDB不支持
primary key
primary key
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的了解Mongo中的一些概念：

数据库
　　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
　　
>
　　

　　以上实例命令中，"local" 是你要链接的数据库。
　　在下一个章节我们将详细讲解MongoDB中命令的使用。
　　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。
  

文档
　　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"}　　

　　下表列出了 RDBMS 与 MongoDB 对应的术语：

RDBMSMongoDB数据库
数据库
表格
集合
行
文档
列
字段
表联合
嵌入文档
主键
主键 (MongoDB 提供了 key 为 _id )
数据库服务和客户端Mysqld/Oracle
mongod
mysql/sqlplus
mongo　　需要注意的是：

• 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)。
  

集合
　　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。

合法的集合名

• 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$。　
  

　　如下实例：
　　

db.col.findOne()　　

capped collections
　　Capped collections 就是固定大小的collection。
　　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,>　　

• 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。
  

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:

集合命名空间描述dbname.system.namespaces
列出所有名字空间。
dbname.system.indexes
列出所有索引。
dbname.system.profile
包含数据库概要(profile)信息。
dbname.system.users
列出所有可访问数据库的用户。
dbname.local.sources
包含复制对端（slave）的服务器信息和状态。　　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。

MongoDB 数据类型
　　下表为MongoDB中常用的几种数据类型。

数据类型描述String
字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。
Integer
整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。shell默认使用64位浮点型数值。对于整型值，可使用NumberInt类(表示4字节带符号整数)，或NumberLong类(表示8字符带符号整数)
Boolean
布尔值。用于存储布尔值（真/假）。
Double
双精度浮点值。用于存储浮点值。
Min/Max keys
将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。
Arrays
用于将数组或列表或多个值存储为一个键。它既能作为有序对象(如列表、栈和队列)，也能作为无序对象(如数据集)。
Timestamp
时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。
Object
用于内嵌文档。
Null
用于创建空值或者不存在的字段。
Symbol
符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。
Date
日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。
Object>Date日期类，创建日期对象时，应使用new Date(...),而非Date(...)，如将构造函数(...)作为函数进行调用(即不包括new的方式)，返回的是日期的字符串表示，而非日期对象。　　ObjectId:它使用12字节的存储空间，是一个由24个十六进制数字组成的字符串，这个长长的ObjectId是实际存储数据的两倍长，ObjectId的12字节按照如下方式生成：

　　前4个字节是从标准纪元开始的时间戳，单位为妙。1>时间戳：与随后5个字节组合起来，提供了妙级别的唯一性。由于时间戳在前，这意味着ObjectId大致会按照插入的顺序排列(比如可以作为索引提高效率，但是这个没有保证，只是“大致”)。2>、之后的3个字节，是所在主机的唯一标识，通常是机器主机名的散列值(hash)，这样就可以确保不同主机生成不同的ObjectId。为了确保同一台机器上并发的多个进程产生的ObjectId是唯一的，接下来得这两个字节来自产生ObjectId的进程的进程标识符(PID)。3>最后4位也隐含了文档的创建时间，绝大多数驱动程序都会提供一个方法，用于从ObjectId获取这些信息。前9字节保证了同一秒钟不同机器不同进程产生的ObjectId是唯一的，最后3个字节是一个自动增加的计数器，确保相同进程同一秒产生的ObjectId也是不一样的。一秒钟最多允许每个进程拥有2536个不同的ObjectId。
　　启动mongodb数据库：
　　在命令行下输入cmd，到dos窗口，切换到mongodb的安装目录下，然后输入如下命令启动：
　　需要现在本地新建data和db文件夹。
　　C：\data\db表示本地存放数据库数据的地方。

通过shell连接MongoDB服务
　　在启动shell时指定机器名和端口，就可以连接到一台不同的机器(或者端口)。启动mongo shell时不连接到任何mongodb有时很方便，通过--nodb参数启动shell，启动时就不会连接到任何数据库。启动之后，在需要时运行new Mongo(hostname)命令就可以连接到想要的mongodb。比如：>conn = new Mongo("some-host:3000");>db = conn.getDB("myDB");
　　你可以通过执行以下命令来连接MongoDB的服务。可以通过db.help()查看数据库级别的帮助，使用db.[collectionName].help()查看集合级别的帮助，如果想知道一个函数是做什么用的，可以通过直接在shell输入函数名(不包含小括号)，就可以看到相应的JavaScript实现代码。例如：db.runoob.update。
　　在shell中执行脚本：直接在命令行中传递脚本就可以了，例如：mongo script1.js script2.js script3.js。如果希望使用指定的主机/端口上的mongod运行脚本，需要先指定地址，然后再跟上脚本文件的名称：$ mongo --quiet server-1:3000/foo script1.js  script2.js  script3.js，这样可以将db指向server-1:3000上的foo数据库，然后执行者三个脚本。也可以使用load()函数，从交互式shell中运行脚本，例如：load("script1.js")。
　　注意：localhost为主机名，这个选项是必须的：

mongodb://localhost　　当你执行以上命令时，你可以看到以下输出结果：
　　

$ ./mongo　　
MongoDB shell version: 3.0.6
　　
connecting to: test
　　
> mongodb://localhostmongodb://localhost
　　
...
　　

　　这时候你返回查看运行 ./mongod 命令的窗口，可以看到是从哪里连接到MongoDB的服务器，您可以看到如下信息：
　　

……省略信息……　　
2015-09-25T17:22:27.336+0800 I CONTROL  [initandlisten] allocator: tcmalloc
　　
2015-09-25T17:22:27.336+0800 I CONTROL  [initandlisten] options: { storage: { dbPath: "/data/db" } }
　　
2015-09-25T17:22:27.350+0800 I NETWORK  [initandlisten] waiting for connections on port 27017
　　
2015-09-25T17:22:36.012+0800 I NETWORK  [initandlisten] connection accepted from 127.0.0.1:37310 #1 (1 connection now open)  # 该行表明一个来自本机的连接
　　

　　
……省略信息……
　　


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/
　　

　　以上命令中，用户 admin 使用密码 123456 连接到本地的 MongoDB 服务上。输出结果如下所示：<、p>
　　

> mongodb://admin:123456@localhost/　　
...
　　

　　使用用户名和密码连接登陆到指定数据库：
　　连接到指定数据库的格式如下：

mongodb://admin:123456@localhost/test
更多连接实例
　　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
参数选项说明
　　标准格式：

mongodb://[username:password@]host1[:port1][,host2[:port2],...[,hostN[:portN]]][/[database][?options]]　　标准的连接格式包含了多个选项(options)，如下所示：

选项描述replicaSet=name
验证replica set的名称。 Impliesconnect=replicaSet.
slaveOk=true|false

• true:在connect=direct模式下，驱动会连接第一台机器，即使这台服务器不是主。在connect=replicaSet模式下，驱动会发送所有的写请求到主并且把读取操作分布在其他从服务器。
  
• false: 在 connect=direct模式下，驱动会自动找寻主服务器. 在connect=replicaSet 模式下，驱动仅仅连接主服务器，并且所有的读写命令都连接到主服务器。
  

safe=true|false

• true: 在执行更新操作之后，驱动都会发送getLastError命令来确保更新成功。(还要参考 wtimeoutMS).
  

false: 在每次更新之后，驱动不会发送getLastError来确保更新成功。
w=n
驱动添加 { w : n } 到getLastError命令. 应用于safe=true。
wtimeoutMS=ms
驱动添加 { wtimeout : ms } 到 getlasterror 命令. 应用于 safe=true.
fsync=true|false

• true: 驱动添加 { fsync : true } 到 getlasterror 命令.应用于 safe=true.
  
• false: 驱动不会添加到getLastError命令中。
  

journal=true|false
如果设置为 true, 同步到 journal (在提交到数据库前写入到实体中). 应用于 safe=true
connectTimeoutMS=ms
可以打开连接的时间。
socketTimeoutMS=ms
发送和接受sockets的时间。　　另外，需要注意集合的命名规范：通常可以使用db.collectionName获取一个集合的内容，但是，如果集合名称中包含保留字或者无效的js属性名称，db.collectionName就不能正常工作了。比如，要访问version集合，不能直接使用db.version，因为db.version是db的一个方法，为了访问version集合，必须使用getCollection函数，例如db.getCollection("version");还有一种方法可以访问以无效属性名称命名的集合，那就是使用数组访问语法。例如：
　　var collections=["posts","comments","authors"];for(var i in collections){print(db.blog[collections]);}。还可以使用这样的方式访问名字怪异的集合，>var name="@#$" ;>dfb[name].find()。直接使用db.@#$进行查询是非法的。