1 MongoDB
1.1 简介
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
特点:内部执行引擎为JS解释器， 把文档存储成bson结构， 在查询时， 转换为JS对象， 并可以通过熟悉的js语法来操作
mongo和传统型数据库相比,最大的不同:
- 传统型数据库: 结构化数据, 定好了表结构后,每一行的内容,必是符合表结构的,就是说列的个数,类型都一样.
- mongo文档型数据库: 表下的每篇文档,都可以有自己独特的结构(json对象都可以有自己独特的属性和值)
1.1.1 MongoDB与SQL比较
| 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 |
1.1.2 MongoDB数据类型
1.1.2.1 ObjectId
ObjectId对象 ID。用于创建文档的 ID，类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含义是：
- 前 4 个字节表示创建
unix 时间戳,格林尼治时间 UTC 时间，比北京时间晚了 8 个小时 - 接下来的 3 个字节是
机器标识码 - 紧接的两个字节由进程 id 组成 PID
- 最后三个字节是随机数
MongoDB 中存储的文档必须有一个 _id 键。这个键的值可以是任何类型的，默认是个 ObjectId 对象
由于ObjectId中保存了创建的时间戳，所以不需要为文档保存时间戳字段，可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间:
> var newObject = ObjectId()
> newObject.getTimestamp()
ISODate("2017-11-25T07:21:10Z")
ObjectId 转为字符串
> newObject.str
5a1919e63df83ce79df8b38f
1.1.2.2 时间戳
时间戳，Timestamp，BSON 有一个特殊的时间戳类型用于 MongoDB 内部使用，与普通的日期 类型不相关。 时间戳值是一个 64 位的值。其中：
- 前32位是一个
time_t值（与Unix新纪元相差的秒数） - 后32位是在某秒中操作的一个递增的序数
在单个 mongod 实例中，时间戳值通常是唯一的。
在复制集中，oplog 有一个 ts 字段。这个字段中的值使用BSON时间戳表示了操作时间。
BSON时间戳类型主要用于 MongoDB内部使用。在大多数情况下的应用开发中，可以使用 BSON 日期类型
1.1.3 帮助文档
对于mongodb中有些函数命令不知道的话，可以用help()函数查看文档帮助信息
- db.help(); 查看当前数据库帮助文档
- db.col.help(); 查询集合方面帮助文档
1.2 用户管理
1.2.1 简介
在mongodb中一般是没有用户名/密码，除非另外配置才可以，mongodb用户管理的特点：
- 在
mongodb中,有一个admin数据库, 牵涉到服务器配置层面的操作,需要先切换到admin数据.即 use admin , -->相当于进入超级用户管理模式. -
mongo的用户是以数据库为单位来建立的, 每个数据库有自己的管理员. - 在设置用户时,需要先在
admin数据库下建立管理员，这个管理员登陆后，相当于超级管理员.
1.2.2 操作用户
添加用户
命令:
db.createUser(
{user: "root", pwd: "123456", roles: [{role: "root", db:"admin"}}
)
注意：添加用户后,我们再次退出并登陆,发现依然可以直接读数据库?
原因: mongodb服务器启动时，默认不是需要认证的，要让用户生效, 需要启动服务器时,就指定 --auth 选项.这样, 操作时,就需要认证了.
给某个数据库添加用户
use test // 跳转到需要添加用户的数据库
db.createUser({
user: 'testAdmin', // 用户名
pwd: '123456', // 密码
roles:[{
role: 'readWrite', // 角色
db: 'test' // 数据库名
}]
})
查看用户
show users
认证用户
> use test
> db.auth(用户名,密码);
删除用户
> use test
> db.dropUser(用户名);
1.3 数据库
1.3.1 定义
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。
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
MongoDB中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
1.3.2 查看数据库：db
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
注意：如果是刚创建的数据库一般是不在数据库的列表中， 要显示它，我们需要向刚创建的数据库数据库插入一些数据就可以显示
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
>
1.3.3 切换数据库：use
运行use命令，可以连接到一个指定的数据库。
如果数据库不存在，则创建数据库，否则切换到指定数据库
> use local
switched to db local
> db
local
>
以上实例命令中，local 是要链接的数据库
1.3.4 删除数据库：dropDatabase
删除数据库的语法格式如下：db.dropDatabase()
删除当前数据库，默认为 test，可以使用 db 命令查看当前数据库名
1.4 集合
1.4.1 定义
集合就是 MongoDB 文档组，类似于关系数据库中的表格
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.test.com","name":"test","num":5}
当第一个文档插入时，集合就会被创建。
合法的集合名规范：
- 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。除非要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现
$
1.4.2 查看集合：show
如果要查看已有集合，可以使用 show collections 或 show tables 命令：
> show collections
myColl
system.indexes
1.4.3 创建集合：createCollection
MongoDB 中使用 createCollection() 方法来创建集合。
db.createCollection(name, options)
参数说明：
-
name: 要创建的集合名称 -
options: 可选参数, 指定有关内存大小及索引的选项
options 可以是如下参数：
| 字段 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| capped | 布尔 | （可选）如果为 true，则创建固定集合。固定集合是指有着固定大小的集合，当达到最大值时，它会自动覆盖最早的文档。当该值为 true 时，必须指定 size 参数。 |
| size | 数值 | （可选）为固定集合指定一个最大值，即字节数。如果 capped 为 true，也需要指定该字段。 |
| max | 数值 | （可选）指定固定集合中包含文档的最大数量。 |
注意：在插入文档时，MongoDB首先检查固定集合的 size 字段，然后检查 max 字段。
> use test
switched to db test
> db.createCollection("myColl")
{ "ok" : 1 }
>
下面是带有几个关键参数的 createCollection() 的用法：
创建固定集合 test，整个集合空间大小 6142800 B, 文档最大个数为 10000 个。
> db.createCollection("test", { capped : true, autoIndexId : true, size : 6142800, max : 10000 } )
{ "ok" : 1 }
>
在 MongoDB 中，不需要创建集合。当插入一些文档时，MongoDB 会自动创建集合。下面的test2是在创建文档时自动创建的集合
> db.test2.insert({"name" : "测试mongodb"})
> show collections
test2
1.4.4 删除集合：drop
MongoDB 中使用 drop()方法来删除集合
语法格式：
db.collection.drop()
如果成功删除选定集合，则 drop() 方法返回true，否则返回 false
在数据库 mydb 中，我们可以先通过 show collections 命令查看已存在的集合：
>use mydb
switched to db mydb
>show collections
mycol
mycol2
system.indexes
>
接着删除集合 mycol2 :
>db.mycol2.drop()
true
>
通过 show collections 再次查看数据库 mydb 中的集合：
>show collections
mycol
system.indexes
从结果中可以看出 mycol2 集合已被删除。
1.4.5 固定集合大小：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，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。
Capped collections 可以按照文档的插入顺序保存到集合中，而且这些文档在磁盘上存放位置也是按照插入顺序来保存的，所以当我们更新Capped collections 中文档的时候，更新后的文档不可以超过之前文档的大小，这样话就可以确保所有文档在磁盘上的位置一直保持不变。
由于 Capped collection 是按照文档的插入顺序而不是使用索引确定插入位置，这样的话可以提高增添数据的效率。MongoDB 的操作日志文件oplog.rs就是利用 Capped Collection 来实现的。
要注意的是指定的存储大小包含了数据库的头信息，创建语法如下：
db.createCollection("mycoll", {capped:true, size:100000})
1.4.5.1 创建固定集合
我们通过createCollection来创建一个固定集合，且capped选项设置为true：
db.createCollection("cappedLogCollection",{capped:true,size:10000})
还可以指定文档个数,加上max:1000属性：
db.createCollection("cappedLogCollection",{capped:true,size:10000,max:1000})
size 是整个集合空间大小，单位为【字节】
max 是集合文档个数上线，单位是【个】
如果空间大小到达上限，则插入下一个文档时，会覆盖第一个文档；如果文档个数到达上限，同样插入下一个文档时，会覆盖第一个文档。两个参数上限判断取的是与的逻辑。
判断集合是否为固定集合:
db.cappedLogCollection.isCapped()
如果需要将已存在的集合转换为固定集合可以使用以下命令：
db.runCommand({"convertToCapped":"posts",size:10000})
以上代码将我们已存在的 posts 集合转换为固定集合。
1.4.5.2 查询固定集合
固定集合文档按照插入顺序储存的,默认情况下查询就是按照插入顺序返回的,也可以使用$natural调整返回顺序。
db.cappedLogCollection.find().sort({$natural:-1})
1.4.5.3 固定集合的功能特点
可以插入及更新,但更新不能超出collection的大小,否则更新失败,不允许删除,但是可以调用drop()删除集合中的所有行,但是drop后需要显式地重建集合。
1.4.5.4 固定集合特点及用法
特点：
- 对固定集合进行插入速度极快
- 按照插入顺序的查询输出速度极快
- 能够在插入最新数据时,淘汰最早的数据
用法
- 储存日志信息
- 缓存一些少量的文档
1.4.6 特殊集合：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：db.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 |
|---|---|
| db.system.namespaces | 列出所有名字空间 |
| db.system.indexes | 列出所有索引 |
| db.system.profile | 包含数据库概要(profile)信息 |
| db.system.users | 列出所有可访问数据库的用户 |
| db.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：
-
{{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
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