MongoDB

MongoDB

1. 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。

 2. 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。

什么是MongoDB ?

1.  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。

2.  在高负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。

3.  MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

4.  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

MongoDB下载安装

你可以在mongodb官网下载该安装包，地址为：https://www.mongodb.com/download-center#community。MonggoDB支持以下平台:

OS X 32-bit

OS X 64-bit

Linux 32-bit

Linux 64-bit

Windows 32-bit

Windows 64-bit

Solaris i86pc

Solaris 64

windows平台安装

下载地址：https://www.mongodb.com/download-center#community

根据你的系统下载 32 位或 64 位的 .msi 文件，下载后双击该文件，按操作提示安装即可。

安装过程中，你可以通过点击 “Custom(自定义)” 按钮来设置你的安装目录

创建数据目录

MongoDB将数据目录存储在 db 目录下。但是这个数据目录不会主动创建，我们在安装完成后需要创建它。请注意，数据目录应该放在根目录下（(如： C:\ 或者 D:\ 等 )。

在本教程中，我们已经在 C 盘安装了 mongodb，现在让我们创建一个 data 的目录然后在 data 目录里创建 db 目录。

命令行下运行 MongoDB 服务器

为了从命令提示符下运行 MongoDB 服务器，你必须从 MongoDB 目录的 bin 目录中执行 mongod.exe 文件。

C:\mongodb\bin\mongod –dbpath c:\data\db

配置系统环境变量

找到 mongodb的安装目录，把bin目录配置到环境变量里

启动mongodb 服务

在命令行 执行 mongod

连接mongodb

再开启一个窗口，执行 monggo

连接MongoDB

我们可以在命令窗口中运行 mongo.exe 命令即可连接上 MongoDB，执行如下命令：

C:\mongodb\bin\mongo.exe

配置系统环境变量

找到 mongodb的安装目录，把bin目录配置到环境变量里

启动mongodb 服务

在命令行 执行 mongod

连接mongodb

再开启一个窗口，执行 monggo

MongoDB 概念解析

数据库

“show dbs” 命令可以显示所有数据的列表

执行 “db” 命令可以显示当前数据库对象或集合

运行”use”命令，可以连接到一个指定的数据库。

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 (空字符)。

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。

集合

1、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。

2、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。

合法的集合名

1、集合名不能是空字符串””。

2、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。

3、集合名不能以”system.”开头，这是为系统集合保留的前缀。

4、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$。

文档　

文档是一组键值(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

需要注意的是：

1、 文档中的键/值对是有序的。

2、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)。

3、 MongoDB区分类型和大小写。

.4、MongoDB的文档不能有重复的键。

.5、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：

1、键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。

2、和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。

3、以下划线”_”开头的键是保留的(不是严格要求的)。

MongoDB 数据类型

MongoDB – 连接

mongodb:// 这是固定的格式，必须要指定。

username:password@ 可选项，如果设置，在连接数据库服务器之后，驱动都会尝试登陆这个数据库

host1 必须的指定至少一个host, host1 是这个URI唯一要填写的。它指定了要连接服务器的地址。如果要连接复制集，请指定多个主机地址。

portX 可选的指定端口，如果不填，默认为27017

/database 如果指定username:password@，连接并验证登陆指定数据库。若不指定，默认打开 test 数据库。

?options 是连接选项。如果不使用/database，则前面需要加上/。所有连接选项都是键值对name=value，键值对之间通过&或;（分号）隔开

例如：

使用默认端口来连接 MongoDB 的服务。

mongodb://localhost   

使用用户 admin 使用密码 123456 连接到本地的 MongoDB 服务上

mongodb://admin:123456@localhost/

使用用户名和密码连接登陆到指定数据库，格式如下：

mongodb://admin:123456@localhost/test

MongoDB 创建数据库

创建数据库 use DATABASE_NAME 如果数据库不存在，则创建数据库，否则切换到指定数据库

例如： use user

查看数据库  show dbs

刚创建的数据库看不到，是因为数据库中没有数据，插入一条数据

db.user.insert({“name”:”zhangsan”})

MongoDB 删除数据库

删除数据库

db.dropDatabase()

删除当前数据库

删除集合

db.collection.drop()

MongoDB 插入文档

MongoDB 使用 insert() 或 save() 方法向集合中插入文档，语法如下：

db.COLLECTION_NAME.insert(document)

例如：

db.user.insert({name:”hanmeimei”})

查看插入的文档：

db.user.find()

还可以

document=({name:’ddddd’})

db.col.insert(document)

MongoDB 更新文档

update() 方法用于更新已存在的文档。语法格式如下：db.collection.update(,, { upsert:, multi:, writeConcern: }

)

参数说明：

1、query : update的查询条件，类似sql update查询内where后面的。

2、update : update的对象和一些更新的操作符（如$,$inc…）等，也可以理解为sql update查询内set后面的

3、upsert : 可选，这个参数的意思是，如果不存在update的记录，是否插入objNew,true为插入，默认是false，不插入。

4、multi : 可选，mongodb 默认是false,只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true,就把按条件查出来多条记录全部更新。

5、writeConcern :可选，抛出异常的级别。

MongoDB 查询文档

语法

MongoDB 查询数据的语法格式如下：

db.collection.find(query, projection)

query ：可选，使用查询操作符指定查询条件

projection ：可选，使用投影操作符指定返回的键。查询时返回文档中所有键值， 只需省略该参数即可（默认省略）。

如果你需要以易读的方式来读取数据，可以使用 pretty() 方法，语法格式如下：

db.user.find().pretty()

db.user.findOne() 只返回一个文档

MongoDB 与 RDBMS Where 语句比较

MongoDB $type 操作符

$type操作符是基于BSON类型来检索集合中匹配的数据类型，并返回结果。

                                        Nodejs + MongoDb

Mongoose是NodeJS的驱动，不能作为其他语言的驱动。Mongoose有两个特点

　　1、通过关系型数据库的思想来设计非关系型数据库

　　2、基于mongodb驱动，简化操作

Mongooose中，有三个比较重要的概念，分别是Schema、Model、Document。它们的关系是：Schema生成Model，Model创造Document，Model和Document都可对数据库操作造成影响，但Model比Document更具操作性

　　Schema用于定义数据库的结构。类似创建表时的数据定义(不仅仅可以定义文档的结构和属性，还可以定义文档的实例方法、静态模型方法、复合索引等)，每个Schema会映射到mongodb中的一个collection，Schema不具备操作数据库的能力

　　Model是由Schema编译而成的构造器，具有抽象属性和行为，可以对数据库进行增删查改。Model的每一个实例（instance）就是一个文档document

　　Document是由Model创建的实体，它的操作也会影响数据库

Mongoose安装：

安装nodejs和mongodb之后 ，使用npm来安装mongoose

npm install mongoose

安装成功后，就可以通过 require(‘mongoose’) 来使用

连接数据库

　　使用require()方法在项目中包含mongoose后，接下来使用connect()方法连接到MongoDB数据库

【connect()】

mongoose.connect(url);

　　connect()最简单的使用方式，就是只要传入url参数即可，如下所示。连接到本地localhost的db1服务器

mongoose.connect(‘mongodb://localhost/db1’);

　　如果还需要传递用户名、密码，则可以使用如下方式

mongoose.connect(‘mongodb://username:password@host:port/database?options…’);

Robomongo

是个存储数据库的一个软件

Robomongo 最新版本叫做Robo 3T，是一个可视化的MongoDb

的管理工具，类似我们之前用过的Navicat，不过那个是用来操作Mysql这种关系型数据库的。

下载地址：https://robomongo.org/download

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

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

 NoSQL

NoSQL

1. NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意即”不仅仅是SQL”。

2. 在现代的计算系统上每天网络上都会产生庞大的数据量。

3. 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 E.F.Codd’s提出的关系模型的论文 “A relational model of            data   for large shared data banks”，这使得数据建模和应用程序编程更加简单。

4. 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。

5. 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。

什么是NoSQL?

1. 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。

2. 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）。

为什么使用NoSQL?

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数据库的发展也却能很好的处理这些大的数据。

NoSQL 简史

1. 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。

2. 2009年，Last.fm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。

3. 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 where relational=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。

RDBMS vs NoSQL

RDBMS 

– 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

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:

1.  一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)

2.  可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)

3.  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)

4.  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：

5.  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。

6.  CP – 满足一致性，分区容忍性的系统，通常性能不是特别高。

7.  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。