MongoDB 菜鳥入門“秘籍”

来源:https://www.cnblogs.com/along21/archive/2018/12/28/10189072.html
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1、MongoDB介紹 1.1 什麼是MongoDB ? MongoDB 是由C++語言編寫的,是一個基於分散式文件存儲的開源資料庫系統。 在高負載的情況下,添加更多的節點,可以保證伺服器性能。 MongoDB 旨在為WEB應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案。 MongoDB 將數據存儲為一個文 ...


1、MongoDB介紹 

1.1 什麼是MongoDB ?

  •  MongoDB 是由C++語言編寫的,是一個基於分散式文件存儲的開源資料庫系統。
  •  在高負載的情況下,添加更多的節點,可以保證伺服器性能。
  •  MongoDB 旨在WEB應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案。
  •  MongoDB 將數據存儲為一個文檔,數據結構由鍵值(key=>value)對組成。MongoDB 文檔類似於 JSON 對象。欄位值可以包含其他文檔,數組及文檔數組。

 

1.2 主要特點

  •  MongoDB 是一個面向文檔存儲的資料庫,操作起來比較簡單和容易。
  •  你可以在MongoDB記錄中設置任何屬性的索引 (如:FirstName="Sameer",Address="8 Gandhi Road")來實現更快的排序。
  •  你可以通過本地或者網路創建數據鏡像,這使得MongoDB有更強的擴展性。
  •  如果負載的增加(需要更多的存儲空間和更強的處理能力) ,它可以分佈在電腦網路中的其他節點上這就是所謂的分片
  •  Mongo支持豐富的查詢表達式。查詢指令使用JSON形式的標記,可輕易查詢文檔中內嵌的對象及數組。
  •  MongoDb 使用update()命令可以實現替換完成的文檔(數據)或者一些指定的數據欄位
  •  Mongodb中的Map/reduce主要是用來對數據進行批量處理和聚合操作。
  •  MapReduceMap函數調用emit(key,value)遍歷集合中所有的記錄,將keyvalue傳給Reduce函數進行處理。
  •  Map函數和Reduce函數是使用Javascript編寫的,並可以通過db.runCommandmapreduce命令來執行MapReduce操作。
  •  GridFSMongoDB中的一個內置功能,可以用於存放大量小文件。
  •  MongoDB允許在服務端執行腳本,可以用Javascript編寫某個函數,直接在服務端執行,也可以把函數的定義存儲在服務端,下次直接調用即可。
  •  MongoDB支持各種編程語言:RUBYPYTHONJAVAC++PHPC#等多種語言。
  •  MongoDB安裝簡單。

 

1.3 MongoDB 概念解析

不管我們學習什麼資料庫都應該學習其中的基礎概念,在mongodb中基本的概念是文檔、集合、資料庫,下麵我們挨個介紹。

1)下表將幫助您更容易理解Mongo中的一些概念:

SQL術語/概念MongoDB術語/概念解釋/說明
database database 資料庫
table collection 資料庫表/集合
row document 數據記錄行/文檔
column field 數據欄位/域
index index 索引
table joins   表連接,MongoDB不支持
primary key primary key 主鍵,MongoDB自動將_id欄位設置為主鍵

通過下圖實例,我們也可以更直觀的瞭解Mongo中的一些概念:

2)下表列出了 RDBMS MongoDB 對應的術語:

RDBMSMongoDB
資料庫                                         資料庫
表格 集合
文檔
欄位
表聯合 嵌入文檔
主鍵 主鍵 (MongoDB 提供了 key 為 _id )
資料庫服務和客戶端
Mysqld/Oracle mongod
mysql/sqlplus mongo

 

1.3.1 文檔 

1)介紹

  文檔是一組鍵值(key-value)(BSON)MongoDB 的文檔不需要設置相同的欄位,並且相同的欄位不需要相同的數據類型,這與關係型資料庫有很大的區別,也是 MongoDB 非常突出的特點。

  一個簡單的文檔例子如下:

{"site":"www.along.com", "name":"阿龍"}

 

2)需要註意的是:

  1.  文檔中的鍵/值對是有序的。
  2.  文檔中的值不僅可以是在雙引號裡面的字元串,還可以是其他幾種數據類型(甚至可以是整個嵌入的文檔)
  3.  MongoDB區分類型和大小寫。
  4.  MongoDB的文檔不能有重覆的鍵。
  5.  文檔的鍵是字元串。除了少數例外情況,鍵可以使用任意UTF-8字元。

 

(3)文檔鍵命名規範:

  •  鍵不能含有\0 (空字元)。這個字元用來表示鍵的結尾。
  •  .$有特別的意義,只有在特定環境下才能使用。
  •  以下劃線"_"開頭的鍵是保留的(不是嚴格要求的)

 

1.3.2 集合

1)介紹

  集合就是 MongoDB 文檔組,類似於 RDBMS (關係資料庫管理系統:Relational Database Management System)中的表格。

  集合存在於資料庫中,集合沒有固定的結構,這意味著你在對集合可以插入不同格式和類型的數據,但通常情況下我們插入集合的數據都會有一定的關聯性。

  比如,我們可以將以下不同數據結構的文檔插入到集合中:

{"site":"www.baidu.com"}
{"site":"www.google.com","name":"Google"}
{"site":"www.along.com","name":"阿龍","num":5}

  當第一個文檔插入時,集合就會被創建。

 

2)合法的集合名

  •  集合名不能是空字元串""
  •  集合名不能含有\0字元(空字元),這個字元表示集合名的結尾。
  •  集合名不能以"system."開頭,這是為系統集合保留的首碼。
  •  用戶創建的集合名字不能含有保留字元。有些驅動程式的確支持在集合名裡面包含,這是因為某些系統生成的集合中包含該字元。除非你要訪問這種系統創建的集合,否則千萬不要在名字里出現$。 

如下實例:

db.col.findOne()

 

3capped collections

  Capped collections 就是固定大小的collection

  它有很高的性能以及隊列過期的特性(過期按照插入的順序). 有點和 "RRD" 概念類似。

  Capped collections 是高性能自動的維護對象的插入順序。它非常適合類似記錄日誌的功能和標準的 collection 不同,你必須要顯式的創建一個capped collection,指定一個 collection 的大小,單位是位元組。 collection 的數據存儲空間值提前分配的。

  Capped collections 可以按照文檔的插入順序保存到集合中,而且這些文檔在磁碟上存放位置也是按照插入順序來保存的,所以當我們更新Capped collections 中文檔的時候,更新後的文檔不可以超過之前文檔的大小,這樣話就可以確保所有文檔在磁碟上的位置一直保持不變。

  由於 Capped collection 是按照文檔的插入順序而不是使用索引確定插入位置,這樣的話可以提高增添數據的效率。MongoDB 的操作日誌文件 oplog.rs 就是利用 Capped Collection 來實現的。

  要註意的是指定的存儲大小包含了資料庫的頭信息。

db.createCollection("mycoll", {capped:true, size:100000})
  •   capped collection 中,你能添加新的對象。
  •  能進行更新,然而,對象不會增加存儲空間。如果增加,更新就會失敗
  •  使用 Capped Collection 不能刪除一個文檔,可以使用 drop() 方法刪除 collection 所有的行。
  •  刪除之後,你必須顯式的重新創建這個 collection
  •  32bit機器中,capped collection 最大存儲為 1e9( 1X109)個位元組。

 

1.3.3 資料庫

1)介紹

  在MongoDB中,多個文檔組成集合,多個集合可以組成資料庫。

  一個mongodb中可以建立多個資料庫。

  MongoDB的預設資料庫為"db",該資料庫存儲在data目錄中。

  MongoDB的單個實例可以容納多個獨立的資料庫,每一個都有自己的集合和許可權,不同的資料庫也放置在不同的文件中。

 

2)命令操作

① "show dbs" 命令可以顯示所有數據的列表。

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

執行 "db" 命令可以顯示當前資料庫對象或集合。

> db
admin

運行"use"命令,可以連接到一個指定的資料庫,如果資料庫不存在會創建資料庫。

> use local
switched to db local
> db
local

 

3)資料庫也通過名字來標識。資料庫名可以是滿足以下條件的任意UTF-8字元串。

  •  不能是空字元串("")
  •  不得含有' '(空格).$/\\0 (空字元)
  •  應全部小寫。
  •  最多64位元組。

 

4)有一些資料庫名是保留的,可以直接訪問這些有特殊作用的資料庫。

  •  admin: 從許可權的角度來看,這是"root"資料庫。要是將一個用戶添加到這個資料庫,這個用戶自動繼承所有資料庫的許可權。一些特定的伺服器端命令也只能從這個資料庫運行,比如列出所有的資料庫或者關閉伺服器。
  •  local: 這個數據永遠不會被覆制,可以用來存儲限於本地單台伺服器的任意集合
  •  config: Mongo用於分片設置時,config資料庫在內部使用,用於保存分片的相關信息。

 

1.3.4 元數據

1)資料庫的信息是存儲在集合中。它們使用了系統的命名空間:

dbname.system.*

 

2)在MongoDB資料庫中名字空間 <dbname>.system.* 是包含多種系統信息的特殊集合(Collection),如下:

集合命名空間描述
dbname.system.namespaces                   列出所有名字空間。
dbname.system.indexes 列出所有索引。
dbname.system.profile 包含資料庫概要(profile)信息。
dbname.system.users 列出所有可訪問資料庫的用戶。
dbname.local.sources 包含複製對端(slave)的伺服器信息和狀態。

 

3)對於修改系統集合中的對象有如下限制。 

  在{{system.indexes}}插入數據,可以創建索引。但除此之外該表信息是不可變的(特殊的drop index命令將自動更新相關信息)

  {{system.users}}是可修改的。 {{system.profile}}是可刪除的。

 

1.4 MongoDB 數據類型

下表為MongoDB中常用的幾種數據類型。

數據類型描述
String 字元串。存儲數據常用的數據類型。在 MongoDB 中,UTF-8 編碼的字元串才是合法的。
Integer 整型數值。用於存儲數值。根據你所採用的伺服器,可分為 32 位或 64 位。
Boolean 布爾值。用於存儲布爾值(真/假)。
Double 雙精度浮點值。用於存儲浮點值。
Min/Max keys 將一個值與 BSON(二進位的 JSON)元素的最低值和最高值相對比。
Array 用於將數組或列表或多個值存儲為一個鍵。
Timestamp 時間戳。記錄文檔修改或添加的具體時間。
Object 用於內嵌文檔。
Null 用於創建空值。
Symbol 符號。該數據類型基本上等同於字元串類型,但不同的是,它一般用於採用特殊符號類型的語言。
Date 日期時間。用 UNIX 時間格式來存儲當前日期或時間。你可以指定自己的日期時間:創建 Date 對象,傳入年月日信息。
Object ID 對象 ID。用於創建文檔的 ID。
Binary Data 二進位數據。用於存儲二進位數據。
Code 代碼類型。用於在文檔中存儲 JavaScript 代碼。
Regular expression 正則表達式類型。用於存儲正則表達式。

下麵說明下幾種重要的數據類型。

 

1.4.1 ObjectId

1)介紹

ObjectId 類似唯一主鍵,可以很快的去生成和排序,包含 12 bytes,含義是:

  •   4 個位元組表示創建 unix 時間戳,格林尼治時間 UTC 時間,比北京時間晚了 8 個小時
  •  接下來的 3 個位元組是機器標識碼
  •  緊接的兩個位元組由進程 id 組成 PID
  •  最後三個位元組是隨機數

 

2)註意

  MongoDB 中存儲的文檔必須有一個 _id 鍵。這個鍵的值可以是任何類型的,預設是個 ObjectId 對象

  由於 ObjectId 中保存了創建的時間戳,所以你不需要為你的文檔保存時間戳欄位,你可以通過 getTimestamp 函數來獲取文檔的創建時間:

> var newObject = ObjectId()
> newObject.getTimestamp()
ISODate("2018-12-28T03:22:25Z")

 

3ObjectId 轉為字元串

> newObject.str
5c25972c9c9c7e85af88d54f

 

1.4.2 字元串

BSON 字元串都是 UTF-8 編碼。

 

1.4.3 時間戳

  BSON 有一個特殊的時間戳類型用於 MongoDB 內部使用,與普通的 日期 類型不相關。 時間戳值是一個 64 位的值。其中:

  •  32位是一個 time_t 值(與Unix新紀元相差的秒數)
  •  32位是在某秒中操作的一個遞增的序數

  在單個 mongod 實例中,時間戳值通常是唯一的。

  在複製集中, oplog 有一個 ts 欄位。這個欄位中的值使用BSON時間戳表示了操作時間。

BSON 時間戳類型主要用於 MongoDB 內部使用。在大多數情況下的應用開發中,你可以使用 BSON 日期類型。

 

1.4.4 日期

表示當前距離 Unix新紀元(197011日)的毫秒數。日期類型是有符號的, 負數表示 1970 年之前的日期。

> var mydate1 = new Date()     //格林尼治時間
> mydate1
ISODate("2018-12-28T03:12:02.646Z")
> typeof mydate1
object
> var mydate2 = ISODate() //格林尼治時間
> mydate2
ISODate("2018-12-28T03:12:15.669Z")
> typeof mydate2
object

 這樣創建的時間是日期類型,可以使用 JS 中的 Date 類型的方法。

返回一個時間類型的字元串:

> var mydate1str = mydate1.toString()
> mydate1str
Fri Dec 28 2018 11:12:02 GMT+0800 (CST)
> typeof mydate1str
string

 或者

> Date()
Fri Dec 28 2018 11:13:34 GMT+0800 (CST)

 

2、下載安裝、啟動MongoDB 

2.1 下載MongoDB

MongoDB 提供了 linux 各發行版本 64 位的安裝包,你可以在官網下載安裝包。

下載地址:https://www.mongodb.com/download-center#community,選擇自己需要的版本

下載完安裝包,並解壓 tgz(以下演示的是 64 Linux上的安裝)

1)解壓

[root@along ~]# cd /usr/local/ [root@along local]# tar -xzvf mongodb-linux-x86_64-4.0.5.tgz

 

2)創建軟連接,方便以後更換版本

[root@along local]# ln -s mongodb-linux-x86_64-4.0.5 mongodb

 

3)配置環境變數

[root@along local]# vim /etc/profile.d/mongodb.sh

[root@along local]# cat /etc/profile.d/mongodb.sh

export MONGODB_HOME=/usr/local/mongodb

export PATH=$PATH:$MONGODB_HOME/bin

 [root@along local]# source /etc/profile.d/mongodb.sh

 

2.2 編寫配置文件

1)準備MongoDB所需的目錄

[root@along ~]# cd /usr/local/mongodb

[root@along mongodb]# mkdir etc data log

[root@along mongodb]# touch log/mongod.log

 

2)編寫配置文件,借鑒gitlab 

[root@along mongodb]# vim etc/mongodb.conf

# mongod.conf

# for documentation of all options, see:
#   http://docs.mongodb.org/manual/reference/configuration-options/

# where to write logging data.
systemLog:
  destination: file
  logAppend: true
  path: /usr/local/mongodb/mongod.log

# Where and how to store data.
storage:
  dbPath: /usr/local/mongodb/data
  journal:
    enabled: true
#  engine:
#  wiredTiger:

# how the process runs
processManagement:
  fork: true  # fork and run in background
  pidFilePath: /usr/local/mongodb/mongod.pid  # location of pidfile
  #timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo

# network interfaces
net:
  port: 27017
  bindIp: 0.0.0.0  # Enter 0.0.0.0,:: to bind to all IPv4 and IPv6 addresses or, alternatively, use the net.bindIpAll setting.

security:
  authorization: enabled

 

2.3 啟動MongoDB

(1)使用命令啟動MongoDB

[root@along mongodb]# mongod -f etc/mongodb.conf

[root@along mongodb]# mongod --shutdown -f /etc/mongodb.conf   ---關閉服務命令

[root@along mongodb]# ss -nutlp |grep 27017

tcp    LISTEN     0      128       *:27017                 *:*                   users:(("mongod",pid=12961,fd=11))

 

2)將MongoDB設為開機自啟

[root@along ~]# vim /etc/init.d/mongodb

#!/bin/bash

export MONGO_HOME=/usr/local/mongodb
#chkconfig:2345 20 90
#description:mongod
#processname:mongod
case $1 in
          start)
              $MONGO_HOME/bin/mongod --config $MONGO_HOME/etc/mongodb.conf
              ;;
          stop)
              $MONGO_HOME/bin/mongod  --shutdown --config $MONGO_HOME/etc/mongodb.conf
              ;;
          status)
              ps -ef | grep mongod
              ;;
          restart)
              $MONGO_HOME/bin/mongod  --shutdown --config $MONGO_HOME/etc/mongodb.conf
              $MONGO_HOME/bin/mongod --config $MONGO_HOME/etc/mongodb.conf
              ;;
          *)
              echo "require start|stop|status|restart"
              ;;
esac

[root@along ~]# chmod +x /etc/init.d/mongodb

[root@along ~]# chkconfig --add /etc/init.d/mongodb

可以使用systemctl 啟動關閉MongoDB伺服器

[root@along ~]# systemctl start mongodb

[root@along ~]# systemctl stop mongodb

 

2.4 登入MongoDB

[root@along ~]# mongo

MongoDB shell version v4.0.5
connecting to: mongodb://127.0.0.1:27017/?gssapiServiceName=mongodb
Implicit session: session { "id" : UUID("b12b375a-ed71-4a65-8a05-e7792ca8cd82") }
MongoDB server version: 4.0.5
> 

 

3MongoDB安全管理

  上面我們所做的所有的操作都沒有涉及到用戶,我們在用OracleMySQL或者MSSQL時都有用戶名密碼需要登錄才可以操作,MongoDB中當然也有,但是需要我們手動添加。在添加之前,我們先來說說MongoDB中用戶管理的幾個特點:

  •  MongoDB中的賬號是在某一個庫裡邊進行設置的,我們在哪一個庫裡邊進行設置,就要在哪一個庫裡邊進行驗證。
  •  創建用戶時,我們需要指定用戶名、用戶密碼和用戶角色,用戶角色表示了該用戶的許可權。

 

3.1 創建root管理員賬號

[root@along ~]# mongo

MongoDB shell version v4.0.5
connecting to: mongodb://127.0.0.1:27017/?gssapiServiceName=mongodb
Implicit session: session { "id" : UUID("a36d4d10-be27-4848-981a-8fca29a57dea") }
MongoDB server version: 4.0.5
> show dbs   #查詢資料庫,因為沒有許可權,所以不顯示資料庫
--- 創建root管理員用戶
> use admin
switched to db admin
> db.createUser({user:"root",pwd:"along",roles:["root","userAdminAnyDatabase"]})
Successfully added user: { "user" : "root", "roles" : [ "root", "userAdminAnyDatabase" ] }
--- 認證登錄root用戶,返回1認證登錄成功
> db.auth("root","along")
1
> show users   #查看創建用戶
{
    "_id" : "admin.root",
    "user" : "root",
    "db" : "admin",
    "roles" : [
        {
            "role" : "userAdminAnyDatabase",
            "db" : "admin"
        }
    ],
    "mechanisms" : [
        "SCRAM-SHA-1",
        "SCRAM-SHA-256"
    ]
}
> show dbs   #查詢資料庫
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB
> exit
bye

 

3.2 具體角色註解

user表示用戶名,pwd表示密碼,role表示角色,db表示這個用戶應用在哪個資料庫上。用戶的角色,有如下幾種:

角色名意義
Read 允許用戶讀取指定資料庫
readWrite 允許用戶讀寫指定資料庫
dbAdmin 允許用戶在指定資料庫中執行管理函數,如索引創建、刪除,查看統計或訪問system.profile
userAdmin 允許用戶向system.users集合寫入,可以找指定資料庫里創建、刪除和管理用戶
clusterAdmin 只在admin資料庫中可用,賦予用戶所有分片和複製集相關函數的管理許可權。
readAnyDatabase 只在admin資料庫中可用,賦予用戶所有資料庫的讀許可權
readWriteAnyDatabase 只在admin資料庫中可用,賦予用戶所有資料庫的讀寫許可權
userAdminAnyDatabase 只在admin資料庫中可用,賦予用戶所有資料庫的userAdmin許可權
dbAdminAnyDatabase 只在admin資料庫中可用,賦予用戶所有資料庫的dbAdmin許可權。
root 只在admin資料庫中可用。超級賬號,超級許可權

 

3.3 再次登錄認證 

1)在登入後認證

[root@along ~]# mongo

> show dbs   #沒有許可權報錯
2018-12-28T14:49:11.832+0800 E QUERY    [js] Error: listDatabases failed:{
    "ok" : 0,
    "errmsg" : "command listDatabases requires authentication",
    "code" : 13,
    "codeName" : "Unauthorized"
} :
_getErrorWithCode@src/mongo/shell/utils.js:25:13
Mongo.prototype.getDBs@src/mongo/shell/mongo.js:124:1
shellHelper.show@src/mongo/shell/utils.js:876:19
shellHelper@src/mongo/shell/utils.js:766:15
@(shellhelp2):1:1
> use admin    #認證,因為在admin下麵添加的帳號,所以要到admin下麵驗證。
switched to db admin
> db.auth("root","along")   #認證成功
1
> show dbs
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB

 

2)在登錄時直接認證

[root@along ~]# mongo -u "root" -p "along" --port=27017

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

 

4MongoDB增刪改查操作

4.1 資料庫的增刪改查

> use test   #有則切換,無則新增
switched to db test
> show dbs   #查看所有資料庫
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB
> db   #查看當前庫
test
> db.test.insert({"name":"along"})   #在test庫中插入一些數據,show dbs才能顯示test庫
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
> show dbs
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0	   

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  • Serilog支持多種接收器用於日誌存儲,增強器用於添加屬性,LogContext管理動態屬性,支持多種輸出格式包括純文本、JSON及ExpressionTemplate。還提供了自定義格式化選項,適用於不同需求。 ...
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  • 本文章主要是在C# ASP.NET Core Web API框架實現向手機發送驗證碼簡訊功能。這裡我選擇是一個互億無線簡訊驗證碼平臺,其實像阿裡雲,騰訊雲上面也可以。 首先我們先去 互億無線 https://www.ihuyi.com/api/sms.html 去註冊一個賬號 註冊完成賬號後,它會送 ...
  • 通過以下方式可以高效,並保證數據同步的可靠性 1.API設計 使用RESTful設計,確保API端點明確,並使用適當的HTTP方法(如POST用於創建,PUT用於更新)。 設計清晰的請求和響應模型,以確保客戶端能夠理解預期格式。 2.數據驗證 在伺服器端進行嚴格的數據驗證,確保接收到的數據符合預期格 ...