非关系型数据库MongoDB的特点及安装

这是因为所有文档都放在同一个集合中，无论对于开发者还是管理员，都很难对集合进行管理，而且这种情形下，对集合的查询等操作效率都不高。所以在实际使用中，往往将文档分类存放在不同的集合中。
例如，对于网站的日志记录，可以根据日志的级别进行存储，Info级别日志存放在Info 集合中，Debug 级别日志存放在Debug 集合中，这样既方便了管理，也提供了查询性能。
但是需要注意的是，这种对文档进行划分来分别存储并不是MongoDB 的强制要求，用户可以灵活选择。

可以使用“.”按照命名空间将集合划分为子集合。
例如，对于一个博客系统，可能包括blog.user 和blog.article 两个子集合，这样划分只是让组织结构更好一些，blog 集合和blog.user、blog.article 没有任何关系。虽然子集合没有任何特殊的地方，但是使用子集合组织数据结构清晰，这也是MongoDB 推荐的方法。

2.3数据库

MongoDB 中多个文档组成集合，多个集合组成数据库。

一个MongoDB 实例可以承载多个数据库。它们之间可以看作相互独立，每个数据库都有独立的权限控制。在磁盘上，不同的数据库存放在不同的文件中。

MongoDB 中存在以下系统数据库。

Admin 数据库：一个权限数据库，如果创建用户的时候将该用户添加到admin 数据库中，那么该用户就自动继承了所有数据库的权限。
Local 数据库：这个数据库永远不会被复制，可以用来存储本地单台服务器的任意集合。
Config 数据库：当MongoDB 使用分片模式时，config 数据库在内部使用，用于保存分片的信息。

2.4数据模型

一个MongoDB 实例可以包含一组数据库，一个DataBase 可以包含一组Collection（集合），一个集合可以包含一组Document（文档）。

一个Document包含一组field（字段），每一个字段都是一个key/value pair。

key: 必须为字符串类型。
value：可以包含如下类型。
- 基本类型，例如，string，int，float，timestamp，binary 等类型。
- 一个document。
- 数组类型。

三：MongoDB的优缺点

3.1MongoDB优点

面向文档存储(类JSON数据模式简单而强大)

动态查询

全索引支持,扩展到内部对象和内嵌数组

查询记录分析

快速,就地更新

高效存储二进制大对象 (比如照片和视频)

复制和故障切换支持

Auto- Sharding自动分片支持云级扩展性

MapReduce 支持复杂聚合

商业支持,培训和咨询

3.2MongoDB缺点

不支持事务（进行开发时需要注意，哪些功能需要使用数据库提供的事务支持）
MongoDB占用空间过大（不过这个确定对于目前快速下跌的硬盘价格来说，也不算什么缺点了）
MongoDB没有如MySQL那样成熟的维护工具，这对于开发和IT运营都是个值得注意的地方
在32位系统上，不支持大于2.5G的数据(很多操作系统都已经抛弃了32位版本，所以这个也算不上什么缺点了，3.4版本已经放弃支持32 位 x86平台)

四：MongoDB适用场景和特点

4.1适用场景

4.1.1更高的写负载

默认情况下，对比事务安全，MongoDB更关注高的插入速度。如果你需要加载大量低价值的业务数据，那么MongoDB将很适合你的用例。但是必须避免在要求高事务安全的情景下使用MongoDB，比如一个1000万美元的交易

4.1.2保证高可用性

设置副本集（主-从服务器设置）不仅方便而且很快，此外，使用MongoDB还可以快速、安全及自动化的实现节点（或数据中心）故障转移

4.1.3未来会有一个很大的规模

数据库扩展是非常有挑战性的，当单表格大小达到5-10GB时，MySQL表格性能会毫无疑问的降低。如果你需要分片并且分割你的数据库，MongoDB将很容易实现这一点

4.1.4使用基于位置的数据查询

MongoDB支持二维空间索引，因此可以快速及精确的从指定位置获取数据

4.1.5非结构化数据的爆发增长

给RDBMS增加列在有些情况下可能锁定整个数据库，或者增加负载从而导致性能下降，这个问题通常发生在表格大于1GB（更是下文提到BillRun系统中的痛点——单表格动辄几GB）的情况下。鉴于MongoDB的弱数据结构模式，添加1个新字段不会对旧表格有任何影响，整个过程会非常快速；因此，在应用程序发生改变时，你不需要专门的1个DBA去修改数据库模式

4.1.6缺少专业的数据库管理员

如果没有专业的DBA，同时你也不需要结构化你的数据及做join查询，MongoDB将会是你的首选。MongoDB非常适合类的持久化，类可以被序列化成JSON并储存在MongoDB。需要注意的是，如果期望获得一个更大的规模，你必须要了解一些最佳实践来避免走入误区

4.2MongoDB特点

4.2.1实用性

MongoDB是一个面向文档的数据库，它并不是关系型数据库，直接存取BSON，这意味着MongoDB更加灵活，因为可以在文档中直接插入数组之类的复杂数据类型，并且文档的key和value不是固定的数据类型和大小，所以开发者在使用MongoDB时无须预定义关系型数据库中的”表”等数据库对象，设计数据库将变得非常方便，可以大大地提升开发进度

4.2.2可用性和负载均衡

MongoDB在高可用和读负载均衡上的实现非常简洁和友好，MongoDB自带了副本集的概念，通过设计适合自己业务的副本集和驱动程序，可以非常有效和方便地实现高可用，读负载均衡。而在其他数据库产品中想实现以上功能，往往需要额外安装复杂的中间件，大大提升了系统复杂度，故障排查难度和运维成本

4.2.3扩展性

在扩展性方面，假设应用数据增长非常迅猛的话，通过不断地添加磁盘容量和内存容量往往是不现实的，而手工的分库分表又会带来非常繁重的工作量和技术复杂度。在扩展性上，MongoDB有非常有效的，现成的解决方案。通过自带的Mongos集群，只需要在适当的时候继续添加Mongo分片，就可以实现程序段自动水平扩展和路由，一方面缓解单个节点的读写压力，另外一方面可有效地均衡磁盘容量的使用情况。整个mongos集群对应用层完全透明，并可完美地做到各个Mongos集群组件的高可用性

4.2.4数据压缩

自从MongoDB 3.0推出以后，MongoDB引入了一个高性能的存储引擎WiredTiger，并且它在数据压缩性能上得到了极大的提升，跟之前的MMAP引擎相比，压缩比至少可增加5倍以上，可以极大地改善磁盘空间使用率

4.2.5其他特性

相比其他关系型数据库，MongoDB引入了”固定集合”的概念。所谓固定集合，就是指整个集合的大小是预先定义并固定的，内部就是一个循环队列，假如集合满了，MongoDB后台会自动去清理旧数据，并且由于每次都是写入固定空间，可大大地提升写入速度。这个特性就非常适用于日志型应用，不用再去纠结日志疯狂增长的清理措施和写入效率问题。另外需要更加精细的淘汰策略设置，还可以使用TTL索引(time-to-live index)，即具有生命周期的索引，它允许为每条记录设置一个过期时间，当某条记录达到它的设置条件时可被自动删除

在某些LBS的应用中，使用MongoDB也有非常巨大的优势。MongoDB支持多种类型的地理空间索引，支持多种不同类型的地理空间查询，比如intersection，within和nearness等

4.3MongoDB不适用的应用场景

在某些场景下，MongoDB作为一个非关系型数据库有其局限性。MongoDB不支持事务操作，所以需要用到事务的应用建议不用MongoDB，另外MongoDB目前不支持join操作，需要复杂查询的应用也不建议使用MongoDB

五：mongodb与redis的区别

MongoDB和Redis都是NoSQL，采用结构型数据存储。二者在使用场景中，存在一定的区别，这也主要由于二者在内存映射的处理过程，持久化的处理方法不同。MongoDB建议集群部署，更多的考虑到集群方案，Redis更偏重于进程顺序写入，虽然支持集群，也仅限于主-从模式

指标	MongoDB(v2.4.9)	Redis(v2.4.17)	比较说明
实现语言	C++	C/C++	-
协议	BSON、自定义二进制	类Telnet	-
性能	依赖内存，TPS较高	依赖内存，TPS非常高	Redis优于MongoDB
可操作性	丰富的数据表达、索引；最类似于关系数据库，支持丰富的查询语言	数据丰富，较少的IO	MongoDB优于Redis
内存及存储	适合大数据量存储，依赖系统虚拟内存管理，采用镜像文件存储；内存占有率比较高，官方建议独立部署在64位系统（32位有最大2.5G文件限制，64位没有改限制）	Redis2.0后增加虚拟内存特性，突破物理内存限制；数据可以设置时效性，类似于memcache	不同的应用角度看，各有优势
可用性	支持master-slave,replicaset（内部采用paxos选举算法，自动故障恢复）,auto sharding机制，对客户端屏蔽了故障转移和切分机制	依赖客户端来实现分布式读写；主从复制时，每次从节点重新连接主节点都要依赖整个快照,无增量复制；不支持自动sharding,需要依赖程序设定一致hash机制	MongoDB优于Redis；单点问题上，MongoDB应用简单，相对用户透明，Redis比较复杂，需要客户端主动解决。（MongoDB 一般会使用replica sets和sharding功能结合，replica sets侧重高可用性及高可靠性，而sharding侧重于性能、易扩展）
可靠性	从1.8版本后，采用binlog方式（MySQL同样采用该方式）支持持久化，增加可靠性	依赖快照进行持久化；AOF增强可靠性；增强可靠性的同时，影响访问性能	MongoDB优于Redis
一致性	不支持事物，靠客户端自身保证	支持事物，比较弱，仅能保证事物中的操作按顺序执行	Redis优于MongoDB
数据分析	内置数据分析功能（mapreduce）	不支持	MongoDB优于Redis
应用场景	海量数据的访问效率提升	较小数据量的性能及运算	MongoDB优于Redis

5.1内存管理机制

Redis数据：全部存在内存，定期写入磁盘，当内存不够时，可以选择指定的LRU 算法删除数据。MongoDB数据：存在内存，由 linux系统 mmap 实现，当内存不够时，只将热点数据放入内存，其他数据存在磁盘

5.2支持的数据结构

Redis支持的数据结构丰富，包括hash、set、list等 MongoDB数据结构比较单一，但是支持丰富的数据表达，索引，最类似关系型数据库，支持的查询语言非常丰富

5.3数据量和性能

当物理内存够用的时候，redis>mongodb>mysql当物理内存不够用的时候，redis和mongodb都会使用虚拟内存。 redis要开始虚拟内存，那很明显要么加内存条，要么你换个数据库了。 mongodb不一样，只要，业务上能保证，冷热数据的读写比，使得热数据在物理内存中，mmap的交换较少。mongodb还是能够保证性能

5.4性能

mongodb依赖内存，TPS较高；Redis依赖内存，TPS非常高。性能上Redis优于MongoDB

5.5可靠性

mongodb从1.8版本后，采用binlog方式（MySQL同样采用该方式）支持持久化，增加可靠性；Redis依赖快照进行持久化；AOF增强可靠性；增强可靠性的同时，影响访问性能。可靠性上MongoDB优于Redis

5.6数据分析

mongodb内置数据分析功能（mapreduce）；而Redis不支持

5.7事务支持情况

Redis 事务支持比较弱，只能保证事务中的每个操作连续执行；mongodb不支持事务

5.8集群

MongoDB 集群技术比较成熟，Redis从3.0开始支持集群

六：搭建MongoDB

6.1关闭系统防火墙和安全机制


systemctl stop firewalld.service 
setenforce 0

6.2配置yum源仓库

推荐使用yum源头安装方式，便于管理


vim /etc/yum.repos.d/mongodb-org.repo
 
[mongodb-org]
name=MongoDB Repository
baseurl=https://repo.mongodb.org/yum/redhat/$releasever/mongodb-org/3.6/x86_64
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://www.mongodb.org/static/pgp/server-3.6.asc

6.3清除元数据缓存并且加载元数据缓存


yum clean all
yum makecache

6.4安装mongodb

yum -y install mongodb-org

6.5编辑配置文件，将监听端口修改为0.0.0.0监听所有


vim /etc/mongod.conf
 
 10   path: /var/log/mongodb/mongod.log      		 #系统日志文件存放位置
 
 14   dbPath: /var/lib/mongo        		 		 #数据存储位置
 24   pidFilePath: /var/run/mongodb/mongod.pid   	 #进程管理，pid文件存放位置
 25   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
 26 
 27 # network interfaces
 28 net:
 29   port: 27017		#默认端口号
 30   bindIp: 127.0.0.1  # Listen to local interface only, comment to listen on all interface    s.     #监听地址，监听所有人0.0.0.0

6.6开启mongod服务，进入mongodb，查看所有数据库


#开启mongod服务
systemctl start mongod.service
 
#进入mongodb
mongo
 
#查看所有数据库
show dbs
 
#退出
exit

6.7生成第二个实例


cd /etc
cp -p mongod.conf mongod2.conf
 
vim mongod2.conf


mkdir -p /data/mongodb
touch /data/mongodb/mongod2.log
mkdir -p /data/mongodb/mongo

6.8启动新实例

mongod -f /etc/mongod2.conf

6.9检测mongod端口

netstat -natp | grep mongod

6.10进入新实例

mongo --port 27018

七：mongoDB数据库基本操作

7.1查看mongoDB版本

db.version()

7.2查看服务器内数据库

show dbs

7.3创建数据库

mongoDB数据库创建直接使用use即可，如果不在库内创建集合，退出时自动删除该库

use school

7.4创建集合（表）、查看集合

是json格式，以键值对方式存储


db.createCollection('集合名')        #此时show dbs，school库就会出现
 
#查看集合
show tables
或
show collections

7.5查看集合数据


db.集合名.find()
#条件可写在()内，不写默认查看全部，一页最多显示20条，按it继续查看

7.6在集合中插入数据


在集合中插入数据，json格式，键值对，字符串加双引号
db.abc.insert({"id":1,"name":"zhangsan","hobby":"talk"})
db.abc.find()
 
#循环插入，+号可以连接字符串，直接将+号后面的内容转换为字符串衔接
for(i=2;i<=100;i++) db.abc.insert({"id":i,"name":"zhangsan"+i,"hobby":"talk"+i})
db.abc.find()

7.7查看指定条件数据信息


#横向查看指定条件数据信息
db.abc.find({"id":1})
 
#竖向查看指定条件数据信息
db.abc.findOne({"id":1})

7.8查看每个字段的数据类型


#查看每个字段的数据类型，例：可以为第一条数据加一个别名
a=db.abc.findOne({"id":1})
typeof(a.id)
typeof(a.name)
typeof(a.hobby)
-------------------------
> typeof(a.id)
number
> typeof(a.name)
string
> typeof(a.hobby)
string
-------------------------

7.9更改指定条件数据


db.abc.update({"id":10},{$set:{"name":"tomcat"}})
-------------------------
> db.abc.find({"id":10})
{ "_id" : ObjectId("60707e5cc0f72922431300e6"), "id" : 10, "name" : "tomcat", "hobby" : "talk10" }
-------------------------

7.10删除指定数据

db.adc.remove({})

7.11删除集合


例：先创建一个新的集合，我们之前的abc后面要用
 
db.createConllection('qwe')
show tables
show collections
 
db.qwe.drop()

7.12删除数据库


#删除数据库,首先进这个要删的数据库，然后db.dropDatabase()
例：
 
use myschool
db.createCollection('wawa')
show dbs
db.dropDatabase()
show dbs

八：数据库导出导入、备份恢复操作

8.1导出


===============
导出 mongoexport
===============
exit
 
#命令行模式下，-d指定数据库，-c指定数据表，-o表示输出
mongoexport -d school -c abc -o /opt/lic.json
 
#此时cat /opt/lic.json，你会发现空的
cat /opt/lic.json
 
#因为，正常情况都是默认端口27017的库优先级高，所以指定端口不要忘
mongoexport --port 27018 -d school -c abc -o /opt/lic.json
 
cat /opt/lic.json

8.2导入


===============
导入 mongoimport
===============
#导入的库和表都可以不存在
mongoimport --port 27018 -d wajueji -c qwe --file /opt/lic.json
 
#验证
mongo --port 27018
show dbs
use wajueji
show tables
db.qwe.find()
 
===============
指定条件     导出
===============
exit
 
#-q指定条件,eq等于、ne不等于、gt大于、lt小于、ge大于等于、le小于等于，都可以使用
mongoexport --port 27018 -d school -c abc -q '{"id":{"$eq":10}}' -o /opt/10.json
 
cat /opt/10.json

8.3数据备份


==============
    数据备份
==============
 
mkdir /backup
 
#使用mongodump -d指定要保存的库，同理-c指定要保存的库中表
mongodump --port 27018 -d school -o /backup
 
cd /backup
ls
cd school
ls
保存的类型：bson
 
=============
   恢复还原
=============
 
mongorestore --port 27018 -d lic --dir=/backup/school

九：复制数据库


例：
mongo --port 27018
 
#将school数据库复制为share数据库
db.copyDatabase("school","share")
 
show tables
show collections

十：克隆集合

10.1创建多实例的数据目录


例：
exit
 
#再创建两个实例，后面要用到
 
#创建多实例的数据目录
mkdir -p /data/mongodb/mongodb{13,4}

10.2日志文件目录

mkdir -p /data/mongodb/logs

10.3创建日志文件，并赋权777


cd /data/mongodb/logs
touch mongodb{3,4}.log
chmod 777 *

10.4修改多实例配置文件


cd /etc
 
cp -p mongod.conf mongod3.conf
cp -p mongod.conf mongod4.conf
 
vim mongod3.conf
10   path: /data/mongodb/logs/mongodb3.log
14   dbPath: /data/mongodb/mongodb3
29   port: 27019
 
vim mongod4.conf
10   path: /data/mongodb/logs/mongodb4.log
14   dbPath: /data/mongodb/mongodb4
29   port: 27020

10.5启动这两个实例（开启mongod服务）


#启动这两个实例（开启mongod服务）
mongod -f /etc/mongod3.conf
mongod -f /etc/mongod4.conf
 
#查看端口
netstat -natp | grep mongod
 
tcp        0      0 0.0.0.0:27019           0.0.0.0:*               LISTEN      33082/mongod        
tcp        0      0 0.0.0.0:27020           0.0.0.0:*               LISTEN      33693/mongod        
tcp        0      0 0.0.0.0:27017           0.0.0.0:*               LISTEN      1122/mongod         
tcp        0      0 0.0.0.0:27018           0.0.0.0:*               LISTEN      2378/mongod

10.6开始克隆


#开始克隆
#这里进入27019
mongo --port 27019
 
#克隆来自192.168.137.20:27018服务中的school库中的abc表
db.runCommand({"cloneCollection":"school.abc","from":"192.168.137.20:27018"})
 
#验证
show dbs
use school
show tables
db.abc.find()

十一：扩展

11.1创建管理用户


mongoDB中自带一个admin库
 
在这个库中创建
 
例：
use admin
 
#创建用户，用户名：root，密码：123123，身份：管理员
db.createUser({"user":"root","pwd":"123123","roles":["root"]})
 
show tables
#使用db.auth("root","123123")进行验证，成功返回1，失败返回0

11.2进程管理


db.currentOp()
	"opid" : 26345,
 
#其中一大段中，关注opid，如果想结束这个进程就，db.killOp(26345)即可
#但是关闭这个进程不代表退出数据库，相当于将当前进程初始化释放，关了之后又开启了，相当于一个优化操作

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