MongoDB笔记01-概念与安装

文章目录

  • 前言
  • 一、MongoDB相关概念
    • 1.1 业务应用场景
      • 具体的应用场景
      • 什么时候选择MongoDB
    • 1.2 MongoDB简介
    • 1.3 体系结构
    • 1.4 数据模型
    • 1.5 MongoDB的特点
  • 二、本地单机部署
    • 2.1 Windows系统中的安装启动
      • 第一步：下载安装包
      • 第二步：解压安装启动
        • 1.命令行参数方式启动服务（推荐）
        • 2.配置文件方式启动服务
        • 验证服务是否启动成功
        • 配置环境变量
        • mongdb开机自动启动
    • 2.2 Shell连接mongodb(mongo命令)
    • 2.3 Compass-图形化界面客户端
    • 到MongoDB官网下载MongoDB Compass， 地址：https://www.mongodb.com/download-center/v2/compass?initial=true 如果是下载安装版，则按照步骤安装；如果是下载加压缩版，直接解压，执行里面的 MongoDBCompassCommunity.exe 文件即可。 在打开的界面中，输入主机地址、端口等相关信息，点击连接： 解压后点击exe文件 ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/8195856cea4b430383edf0ed4d3ebe33.png) 打开后直接点击连接即可(默认设置) ![在这里插入图片描述](https://i-blog.csdnimg.cn/direct/266a2dc7762d4429aa0498100f85a3b3.png)

前言

MongoDB 是一个开源的 NoSQL 数据库，它以其灵活性、高性能和可扩展性著称。MongoDB 的文档模型使得它非常适合存储复杂的数据结构，并且易于进行扩展。它非常适合处理大量非结构化或半结构化数据，并且能够支持高并发的读写操作。
MongoDB 将数据记录存储为 BSON 文档。BSON 是 JSON 文档的二进制表示形式，但它包含的数据类型比 JSON 多。

一、MongoDB相关概念

官网：https://www.mongodb.com/zh-cn

1.1 业务应用场景

传统的关系型数据库（如MySQL），在数据操作的“三高”需求以及应对Web2.0的网站需求面前，显得力不从心。
解释：“三高”需求：
• High performance - 对数据库高并发读写的需求。
• Huge Storage - 对海量数据的高效率存储和访问的需求。
• High Scalability && High Availability- 对数据库的高可扩展性和高可用性的需求。
而MongoDB可应对“三高”需求。

具体的应用场景

  1. 社交场景，使用 MongoDB 存储存储用户信息，以及用户发表的朋友圈信息，通过地理位置索引实现附近的人、地点等功能。
  2. 游戏场景，使用 MongoDB 存储游戏用户信息，用户的装备、积分等直接以内嵌文档的形式存储，方便查询、高效率存储和访问。
  3. 物流场景，使用 MongoDB 存储订单信息，订单状态在运送过程中会不断更新，以 MongoDB 内嵌数组的形式来存储，一次查询就能将 订单所有的变更读取出来。
  4. 物联网场景，使用 MongoDB 存储所有接入的智能设备信息，以及设备汇报的日志信息，并对这些信息进行多维度的分析。
  5. 视频直播，使用 MongoDB 存储用户信息、点赞互动信息等。

这些应用场景中，数据操作方面的共同特点是：

  • 数据量大
  • 写入操作频繁（读写都很频繁）
  • 价值较低的数据，对事务性要求不高 对于这样的数据，我们更适合使用MongoDB来实现数据的存储。

什么时候选择MongoDB

在架构选型上，除了上述的三个特点外，如果你还犹豫是否要选择它？可以考虑以下的一些问题：

  • 应用不需要事务及复杂 join 支持
  • 新应用，需求会变，数据模型无法确定，想快速迭代开发
  • 应用需要2000-3000以上的读写QPS（更高也可以）
  • 应用需要TB甚至 PB 级别数据存储
  • 应用发展迅速，需要能快速水平扩展
  • 应用要求存储的数据不丢失 应用需要99.999%高可用
  • 应用需要大量的地理位置查询、文本查询

如果上述有1个符合，可以考虑 MongoDB，2个及以上的符合，选择 MongoDB 绝不会后悔。
相对于MySQL，MongoDB可以以更低的成本解决问题（包括学习、开发、运维等成本）

1.2 MongoDB简介

MongoDB是一个开源、高性能、无模式的文档型数据库，当初的设计就是用于简化开发和方便扩展，是NoSQL数据库产品中的一种。是最像关系型数据库（MySQL）的非关系型数据库。

它支持的数据结构非常松散，是一种类似于 JSON 的 格式叫BSON，所以它既可以存储比较复杂的数据类型，又相当的灵活。

MongoDB中的记录是一个文档，它是一个由字段和值对（field:value）组成的数据结构。MongoDB文档类似于JSON对象，即一个文档认为就是一个对象。字段的数据类型是字符型，它的值除了使用基本的一些类型外，还可以包括其他文档、普通数组和文档数组。

1.3 体系结构

MySQL和MongoDB对比
在这里插入图片描述

SQL术语/概念MongoDB术语/概念解释/说明
databasedatabase数据库
tablecollection数据库表/集合
rowdocument数据记录行/文档
columnfield数据字段/域
indexindex索引
table joinscollection表连接,MongoDB不支持
嵌入文档MongoDB通过嵌入式文档来替代多表连接
primary keyprimary key主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键

1.4 数据模型

MongoDB的最小存储单位就是文档(document)对象。文档(document)对象对应于关系型数据库的行。数据在MongoDB中以BSON（Binary-JSON）文档的格式存储在磁盘上。

BSON（Binary Serialized Document Format）是一种类json的一种二进制形式的存储格式，简称Binary JSON。BSON和JSON一样，支持内嵌的文档对象和数组对象，但是BSON有JSON没有的一些数据类型，如Date和BinData类型。

BSON采用了类似于 C 语言结构体的名称、对表示方法，支持内嵌的文档对象和数组对象，具有轻量性、可遍历性、高效性的三个特点，可以有效描述非结构化数据和结构化数据。这种格式的优点是灵活性高，但它的缺点是空间利用率不是很理想。

Bson中，除了基本的JSON类型：string,integer,boolean,double,null,array和object，mongo还使用了特殊的数据类型。这些类型包括date,object id,binary data,regular expression 和code。每一个驱动都以特定语言的方式实现了这些类型，查看你的驱动的文档来获取详细信息。
BSON数据类型参考列表：

数据类型描述举例
字符串UTF-8字符串都可表示为字符串类型的数据{“x” : “foobar”}
对象id对象id是文档的12字节的唯一ID{“X” :ObjectId() }
布尔值真或者假：true或者false{“x”:true}
数组值的集合或者列表可以表示成数组{“x” ： [“a”, “b”, “c”]}
32位整数类型不可用。JavaScript仅支持64位浮点数，所以32位整数会被自动转换。shell是不支持该类型的，shell中默认会转换成64位浮点数
64位整数不支持这个类型。shell会使用一个特殊的内嵌文档来显示64位整数shell是不支持该类型的，shell中默认会转换成64位浮点数
64位浮点数shell中的数字就是这一种类型{“x”：3.14159，“y”：3}
null表示空值或者未定义的对象{“x”:null}
undefined文档中也可以使用未定义类型{“x”:undefined}
符号shell不支持，shell会将数据库中的符号类型的数据自动转换成字符串
正则表达式文档中可以包含正则表达式，采用JavaScript的正则表达式语法{“x” ： /foobar/i}
代码文档中还可以包含JavaScript代码{“x” ： function() { /* …… */ }}
二进制数据二进制数据可以由任意字节的串组成，不过shell中无法使用
最大值/最小值BSON包括一个特殊类型，表示可能的最大值。shell中没有这个类型。{“x”:null}

提示：
shell默认使用64位浮点型数值。{“x”：3.14}或{“x”：3}。对于整型值，可以使用NumberInt（4字节符号整数）或NumberLong（8字节符号整数），{“x”:NumberInt(“3”)}{“x”:NumberLong(“3”)}

1.5 MongoDB的特点

MongoDB主要有如下特点：

  1. 高性能： MongoDB提供高性能的数据持久性。特别是, 对嵌入式数据模型的支持减少了数据库系统上的I/O活动。
    索引支持更快的查询，并且可以包含来自嵌入式文档和数组的键。（文本索引解决搜索的需求、TTL索引解决历史数据自动过期的需求、地理位置索引可用于构建各种 O2O 应用）
    mmapv1、wiredtiger、mongorocks（rocksdb）、in-memory 等多引擎支持满足各种场景需求。 Gridfs解决文件存储的需求。

  2. 高可用性： MongoDB的复制工具称为副本集（replica set），它可提供自动故障转移和数据冗余。

  3. 高扩展性： MongoDB提供了水平可扩展性作为其核心功能的一部分。 分片将数据分布在一组集群的机器上。（海量数据存储，服务能力水平扩展） 从3.4开始，MongoDB支持基于片键创建数据区域。在一个平衡的集群中，MongoDB将一个区域所覆盖的读写只定向到该区域内的那些 片。

  4. 丰富的查询支持： MongoDB支持丰富的查询语言，支持读和写操作(CRUD)，比如数据聚合、文本搜索和地理空间查询等。

  5. 其他特点：如无模式（动态模式）、灵活的文档模型、

二、本地单机部署

2.1 Windows系统中的安装启动

第一步：下载安装包

MongoDB 提供了可用于 32 位和 64 位系统的预编译二进制包，你可以从MongoDB官网下载安装，MongoDB 预编译二进制包下载地址：
https://www.mongodb.com/download-center#community

注意：本文的安装的是压缩版，不是安装版(有安装步骤的方式)。

根据上图所示下载 zip 包。

提示：版本的选择：
MongoDB的版本命名规范如：x.y.z；
y为奇数时表示当前版本为开发版，如：1.5.2、4.1.13；
y为偶数时表示当前版本为稳定版，如：1.6.3、4.0.10；
z是修正版本号，数字越大越好。

详情：http://docs.mongodb.org/manual/release-notes/#release-version-numbers

第二步：解压安装启动

将压缩包解压到一个目录中。
在解压目录中，手动建立一个目录用于存放数据文件

1.命令行参数方式启动服务（推荐）

在mongodb中新建文件夹data/db和data/log/mongo.log)
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
进入bin文件夹中cmd运行

mongod --dbpath "..\data\db" --logpath "..\data\log\mongo.log"

在这里插入图片描述

2.配置文件方式启动服务

在解压目录中新建 config 文件夹，该文件夹中新建配置文件 mongod.conf ，内如参考如下：

storage:#The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is "\data\db" on Windows.dbPath: E:\tool\mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.12\data\db

详细配置项内容可以参考官方文档：https://docs.mongodb.com/manual/reference/configuration-options/

【注意】

  1. 配置文件中如果使用双引号，比如路径地址，自动会将双引号的内容转义。如果不转义，则会报错：
error-parsing-yaml-config-file-yaml-cpp-error-at-line-3-column-15-unknown-escape-character-d

解决方法：
a. 对 \ 换成 / 或 \
b. 如果路径中没有空格，则无需加引号。

  1. 配置文件中不能以Tab分割字段
    解决：
    将其转换成空格。
    启动方式：
mongod -f ../config/mongod.conf
或
mongod --config ../config/mongod.conf

更多参数配置：

systemLog:destination: file#The path of the log file to which mongod or mongos should send all diagnostic logging informationpath: "D:\tools\mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.12/log/mongod.log"logAppend: true
storage:journal:enabled: true#The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is "/data/db".dbPath: "D:\tools\mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.12/data"
net:#bindIp: 127.0.0.1port: 27017
setParameter:enableLocalhostAuthBypass: false
验证服务是否启动成功

启动成功后，在浏览器中输入http://127.0.0.1:27017，出现以下情况表示启动成功。
在这里插入图片描述

接下来的配置不是必须的，可以跳过。

配置环境变量

右键此电脑，选择属性
在这里插入图片描述
选择高级系统设置
在这里插入图片描述
选择环境变量
在这里插入图片描述
找到Path，点击编辑
在这里插入图片描述
点击新建，将mongodb的bin文件夹的绝对路径复制到这里，然后一直点确定，直到控制面板。
在这里插入图片描述
win+R然后输入cmd打开黑窗口，输入mongod --version出现版本号即为配置成功。
在这里插入图片描述

mongdb开机自动启动

如果每次都要通过cmd的方式启动服务也太麻烦了，这里可以选择设置成开机自启动。
还是打开cmd窗口，不过这次是以管理员身份运行，然后输入如下命令：

mongod --dbpath "D:\tools\mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.12\data\db" --logpath "D:\tools\mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.12\data\log\mongo.log" -install -serviceName "MongoDB"

注意：路径换成安装时的绝对路径
然后使用win+R然后输入services.msc命令打开服务进行查看：
在这里插入图片描述

2.2 Shell连接mongodb(mongo命令)

cmd新开一个命令提示符，输入以下shell命令即可完成登陆

在命令提示符输入以下shell命令即可完成登陆
mongo
或
mongo --host=127.0.0.1 --port=27017

查看已经有的数据库

> show dbs
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB
> show databases
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB

退出mongodb

> exit

2.3 Compass-图形化界面客户端

到MongoDB官网下载MongoDB Compass，
地址：https://www.mongodb.com/download-center/v2/compass?initial=true
如果是下载安装版，则按照步骤安装；如果是下载加压缩版，直接解压，执行里面的 MongoDBCompassCommunity.exe 文件即可。
在打开的界面中，输入主机地址、端口等相关信息，点击连接：
解压后点击exe文件
在这里插入图片描述
打开后直接点击连接即可(默认设置)
在这里插入图片描述

后续文章：
MongoDB笔记02-MongoDB基本常用命令
MongoDB笔记03-MongoDB索引
MongoDB笔记04-SpringBoot整合MongoDB

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