MongoDB 教程

Created: September-22, 2018

MongoDB 是一个面向文档的 NoSQL 数据库，用于大容量数据存储。在本教程中，你将学习如何访问 Mongodb 以及它的一些重要功能，如索引，正则表达式，分片数据等。

MongoDB 是一个在 2000 年代中期出现的数据库。它属于 NoSQL 数据库的范畴。

什么是 MongoDB

MongoDB 是一个文档数据库。每个数据库都包含集合，而集合又包含文档。每个文档可以具有不同数量的字段。每个文档的大小和内容可以彼此不同。
文档结构更符合开发人员在各自的编程语言中构建类和对象的方式。开发人员经常会说他们的类不是行和列，而是具有键值对的清晰结构。
如 NoSQL 数据库的介绍中所示，行（或 MongoDB 中所说的文档）不需要事先定义模式。相反，可以动态创建字段。
MongoDB 中可用的数据模型允许你更轻松地表示层次关系，存储数组和其他更复杂的结构。
可伸缩性 - MongoDB 环境具有很高的可扩展性。世界各地的公司都定义了集群，其中一些集群运行着 100 多个节点，数据库中有大约数百万个文档

下面的示例显示了如何在 MongoDB 中建模文档。

MongoDB 添加了_id 字段，以唯一标识集合中的文档。
你可以注意到，RDBMS 中的订单数据（订单 ID、产品和数量）通常存储在单独的表中，而在 MongoDB 中，它实际上作为嵌入文档存储在集合本身中。这是 MongoDB 中数据建模方式的主要区别之一。

{
    _id : <objectId> ,
    CustomerName : Guru99 ,
    Order:
    		{
    			OrderID: 111 
    			Product: ProductA 
    			Quantity: 5
    		}
}

NoSQL 意味着什么

NoSQL 不是关系数据库。它提供了更大的灵活性，因为所有记录都不受整个表中定义的相同列名和类型的限制。下面的例子将更好地了解 NoSQL 是什么。

以下 2 个表是 Customer 表和 Order 表的简单示例，其中 Customer 表通过关系链接到 Order 表。

客户表

客户 ID	客户名称	订单 ID
11	Tastones	111
22	特雷弗史密斯	222
33	妮可	333

订单表

订单 ID	产品	数量
111	ProductA	5
222	ProductB	8
333	ProductC	10

在 NoSQL 中，表可能看起来像下面所示的表

客户表

CustomerID 11	CustomerName Guru99	OrderID 111	City US
CustomerID 22	CustomerName Trevor Smith	OrderID 222	Status Privilege
CustomerID 33	CustomerName Nicole	OrderID 333	Status Privilege

订单表

OrderID 111	Product ProductA	Quantity 5	Shipment Date 22-Mar-15
OrderID 222	Product ProductB	Quantity 8
OrderID 333	Product ProductC	Quantity 10

你将立即注意到的第一件事是你没有定义特殊列名的列，而是每个字段都有一个键值对。
你会注意到在客户的表中，前 3 个键对于所有 3 行是相同的，但第 4 个键（City 和 Status）对于前 2 行是不同的，不适用于第 3 行。
同样，在 Orders 表中，第 2 行和第 3 行没有为 4 列（装运日期）定义的值。

这就是 NoSQL 如此特殊和独特，也非常灵活的原因。在我们充满活力且不断变化的技术世界中，企业主现在需要更快的软件解决方案周转时间。

通过使用 NoSQL 数据库等灵活的数据库，我们可以灌输更快的周转时间，因为我们在定义数据的方式上具有更大的灵活性和更少的约束。

想象一下，在为关系数据库中的现有表添加或编辑列所花费的时间与在 NoSQL 数据库中添加相同数量所需的工作量相比。

MongoDB 中的常用术语

以下是 MongoDB 中使用的一些常用术语

_id - 这是每个 MongoDB 文档中都需要的字段。 _id 字段表示 MongoDB 文档中的唯一值。 _id 字段就像文档的主键。如果你创建一个没有_id 字段的新文档，MongoDB 将自动创建该字段。因此，例如，如果我们看到上述客户表的示例，Mongo DB 将为集合中的每个文档添加一个 24 位唯一标识符。

_Id	客户 ID	客户名称	订单 ID
563479cc8a8a4246bd27d784	11	Tastones	111
563479cc7a8a4246bd47d784	22	特雷弗史密斯	222
563479cc9a8a4246bd57d784	33	妮可	333

Collection - 这是一组 MongoDB 文档。集合相当于在任何其他 RDMS（如 Oracle 或 MS SQL）中创建的表。集合存在于单个数据库中。从引言集中看，不强制执行任何类型的结构。
Cursor - 这是一个指向查询结果集的指针。客户端可以遍历游标以检索结果。
数据库 - 这是 RDMS 中的集合的容器，其中它是表的容器。每个数据库都在文件系统上获得自己的一组文件。MongoDB 服务器可以存储多个数据库。
文档 - MongoDB 集合中的记录基本上称为文档。该文档又由字段名称和值组成。
字段 - 文档中的名称 - 值对。文档包含零个或多个字段。字段类似于关系数据库中的列。
JSON - 这被称为 JavaScript 对象表示法。这是一种用于表达结构化数据的人类可读的纯文本格式。许多编程语言目前支持 JSON。

我们再强调一遍，_id 字段与普通集合字段之间的主要区别。 _id 字段用于唯一标识集合中的文档，并在创建集合时由 MongoDB 自动添加。

为什么要使用 MongoDB

以下是为什么应该开始使用 MongoDB 的几个原因

面向文档 - 由于 MongoDB 是 NoSQL 类型的数据库，它不是以关系类型格式存储数据，而是将数据存储在文档中。这使得 MongoDB 非常灵活，能够适应真实的商业环境和要求。
即席查询 - MongoDB 支持按字段，范围查询和正则表达式搜索进行搜索。可以进行查询以返回文档中的特定字段。
索引 - 可以创建索引以提高 MongoDB 中的搜索性能。可以索引 MongoDB 文档中的任何字段。
复制 - MongoDB 可以为副本集提供高可用性。副本集由两个或多个 mongo 数据库实例组成。每个副本集成员可以随时以主副本副本的角色运行。主副本是主服务器，它与客户端交互并执行所有读/写操作。辅助副本使用内置复制维护主数据的副本。当主副本失败时，副本集会自动切换到辅助副本，然后它将成为主服务器。
负载平衡 - MongoDB 使用分片的概念通过在多个 MongoDB 实例之间拆分数据来水平扩展。MongoDB 可以运行在多个服务器上，平衡负载和/或复制数据，以便在硬件发生故障时保持系统正常运行。

数据建模

正如我们在 简介 部分中看到的那样,MongoDB 中的数据具有灵活的模式。与[SQL](/ sql.html)数据库不同，在插入数据之前必须先声明表的模式,MongoDB 的集合不会强制执行文档结构。这种灵活性使 MongoDB 如此强大。

在 Mongo 中建模数据时，请记住以下事项

应用程序的需求是什么 - 查看应用程序的业务需求，并查看应用程序所需的数据和数据类型。在此基础上，确保相应地确定文档的结构。
什么是数据检索模式 - 如果你预见到查询使用量很大，那么请考虑在数据模型中使用索引来提高查询效率。
数据库中是否经常发生插入，更新和删除 - 如果数据建模设计需要，请重新考虑使用索引或合并分片，以提高整个 MongoDB 环境的效率。

MongoDB 和 RDBMS 之间的区别

以下是 MongoDB 和 RDBMS 之间的一些关键术语差异

RDBMS	MongoDB 的	区别
表	采集	在 RDBMS 中，表包含用于存储数据的列和行，而在 MongoDB 中，这种结构称为集合。该集合包含文档，而文档又包含字段，而字段又是键值对。
行	文件	在 RDBMS 中，该行表示表中的单个隐式结构化数据项。在 MongoDB 中，数据存储在文档中。
柱	领域	在 RDBMS 中，列表示一组数据值。MongoDB 中的这些被称为 Fields。
加盟	嵌入式文件	在 RDBMS 中，数据有时会分布在各种表中，为了显示所有数据的完整视图，有时会在表之间形成连接以获取数据。在 MongoDB 中，数据通常存储在单个集合中，但使用嵌入式文档分隔。所以在 Mongodb 中没有连接的概念。

除了术语差异外，下面还显示了一些其他差异

已知关系数据库用于实施数据完整性。这不是 MongoDB 中的明确要求。
RDBMS 首先要求数据被规范化，以便它可以防止孤立记录和重复规范化数据然后需要更多的表，这将导致更多的表连接，因此需要更多键和索引。

随着数据库开始增长，性能可能开始成为一个问题。同样，这不是 MongoDB 中的明确要求。MongoDB 非常灵活，不需要首先对数据进行规范化。