1. MongoDB相關概念

1.1 業務應用場景

傳統的關係型資料庫（如MySQL），在資料操作的“三高”需求以及應對Web2.0的網站需求面前，顯得力不從心。

解釋：“三高”需求：

• High performance - 對資料庫高併發讀寫的需求。
• Huge Storage - 對海量資料的高效率儲存和訪問的需求。
• High Scalability && High Availability- 對資料庫的高可擴充套件性和高可用性的需求。

而MongoDB可應對“三高”需求。

具體的應用場景如：

1. 社交場景，使用 MongoDB 儲存儲存使用者資訊，以及使用者發表的朋友圈資訊，通過地理位置索引實現附近的人、地點等功能。
2. 遊戲場景，使用 MongoDB 儲存遊戲使用者資訊，使用者的裝備、積分等直接以內嵌文件的形式儲存，方便查詢、高效率儲存和訪問。
3. 物流場景，使用 MongoDB 儲存訂單資訊，訂單狀態在運送過程中會不斷更新，以 MongoDB 內嵌陣列的形式來儲存，一次查詢就能將
   訂單所有的變更讀取出來。
4. 物聯網場景，使用 MongoDB 儲存所有接入的智慧裝置資訊，以及裝置彙報的日誌資訊，並對這些資訊進行多維度的分析。
5. 視訊直播，使用 MongoDB 儲存使用者資訊、點贊互動資訊等。

這些應用場景中，資料操作方面的共同特點是：

1. 資料量大
2. 寫入操作頻繁（讀寫都很頻繁）
3. 價值較低的資料，對事務性要求不高
   對於這樣的資料，我們更適合使用MongoDB來實現資料的儲存。

什麼時候選擇MongoDB

在架構選型上，除了上述的三個特點外，如果你還猶豫是否要選擇它？可以考慮以下的一些問題：
應用不需要事務及複雜 join 支援
新應用，需求會變，資料模型無法確定，想快速迭代開發
應用需要2000-3000以上的讀寫QPS（更高也可以）
應用需要TB甚至 PB 級別資料儲存
應用發展迅速，需要能快速水平擴充套件
應用要求儲存的資料不丟失
應用需要99.999%高可用
應用需要大量的地理位置查詢、文字查詢
如果上述有1個符合，可以考慮 MongoDB，2個及以上的符合，選擇 MongoDB 絕不會後悔。

思考：如果用MySQL呢？
答：相對MySQL，可以以更低的成本解決問題（包括學習、開發、運維等成本）

1.2 MongoDB簡介

MongoDB是一個開源、高效能、無模式的文件型資料庫，當初的設計就是用於簡化開發和方便擴充套件，是NoSQL資料庫產品中的一種。是最像關係型資料庫（MySQL）的非關係型資料庫。

它支援的資料結構非常鬆散，是一種類似於 JSON 的 格式叫BSON，所以它既可以儲存比較複雜的資料型別，又相當的靈活。

MongoDB中的記錄是一個文件，它是一個由欄位和值對（field:value）組成的資料結構。MongoDB文件類似於JSON物件，即一個文件認為就是一個物件。欄位的資料型別是字元型，它的值除了使用基本的一些型別外，還可以包括其他文件、普通陣列和文件陣列。

1.3 體系結構

MySQL和MongoDB對比

1.4 資料模型

MongoDB的最小儲存單位就是文件(document)物件。文件(document)物件對應於關係型資料庫的行。資料在MongoDB中以BSON（Binary-JSON）文件的格式儲存在磁碟上。

BSON（Binary Serialized Document Format）是一種類json的一種二進位制形式的儲存格式，簡稱Binary JSON。BSON和JSON一樣，支援內嵌的文件物件和陣列物件，但是BSON有JSON沒有的一些資料型別，如Date和BinData型別。

BSON採用了類似於 C 語言結構體的名稱、對錶示方法，支援內嵌的文件物件和陣列物件，具有輕量性、可遍歷性、高效性的三個特點，可以有效描述非結構化資料和結構化資料。這種格式的優點是靈活性高，但它的缺點是空間利用率不是很理想。

Bson中，除了基本的JSON型別：string,integer,boolean,double,null,array和object，mongo還使用了特殊的資料型別。這些型別包括date,object id,binary data,regular expression 和code。每一個驅動都以特定語言的方式實現了這些型別，檢視你的驅動的文件來獲取詳細資訊。
BSON資料型別參考列表

提示：

shell預設使用64位浮點型數值。{“x”：3.14}或{“x”：3}。對於整型值，可以使用NumberInt（4位元組符號整數）或NumberLong（8位元組符
號整數），{“x”:NumberInt(“3”)}{“x”:NumberLong(“3”)}

1.5 MongoDB的特點

MongoDB主要有如下特點：

1. 高效能：
   MongoDB提供高效能的資料永續性。特別是,對嵌入式資料模型的支援減少了資料庫系統上的I/O活動。
   索引支援更快的查詢，並且可以包含來自嵌入式文件和陣列的鍵。（文字索引解決搜尋的需求、TTL索引解決歷史資料自動過期的需求、地理位置索引可用於構建各種 O2O 應用）
   mmapv1、wiredtiger、mongorocks（rocksdb）、in-memory 等多引擎支援滿足各種場景需求。
   Gridfs解決檔案儲存的需求。
2. 高可用性：
   MongoDB的複製工具稱為副本集（replica set），它可提供自動故障轉移和資料冗餘。
3. 高擴充套件性：
   MongoDB提供了水平可擴充套件性作為其核心功能的一部分。
   分片將資料分佈在一組叢集的機器上。（海量資料儲存，服務能力水平擴充套件）
   從3.4開始，MongoDB支援基於片鍵建立資料區域。在一個平衡的叢集中，MongoDB將一個區域所覆蓋的讀寫只定向到該區域內的那些
   片。
4. 豐富的查詢支援：
   MongoDB支援豐富的查詢語言，支援讀和寫操作(CRUD)，比如資料聚合、文字搜尋和地理空間查詢等。
5. 其他特點：如無模式（動態模式）、靈活的文件模型、

2 單機部署

2.1 Windows系統中的安裝啟動

第一步：下載安裝包
MongoDB 提供了可用於 32 位和 64 位系統的預編譯二進位制包，你可以從MongoDB官網下載安裝，MongoDB 預編譯二進位制包下載地址：
https://www.mongodb.com/download-center#community

根據上圖所示下載 zip 包。

提示：版本的選擇：

MongoDB的版本命名規範如：x.y.z；

y為奇數時表示當前版本為開發版，如：1.5.2、4.1.13；

y為偶數時表示當前版本為穩定版，如：1.6.3、4.0.10；

z是修正版本號，數字越大越好。

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

第二步：解壓安裝啟動
將壓縮包解壓到一個目錄中。
在解壓目錄中，手動建立一個目錄用於存放資料檔案，如 data/db

方式1：命令列引數方式啟動服務
在bin目錄中開啟命令列提示符，輸入如下命令：

mongod --dbpath=..\data\db

我們在啟動資訊中可以看到，mongoDB的預設埠是27017，如果我們想改變預設的啟動埠，可以通過--port來指定埠。
為了方便我們每次啟動，可以將安裝目錄的bin目錄設定到環境變數的path中， bin 目錄下是一些常用命令，比如 mongod 啟動服務用的，mongo 客戶端連線服務用的。

方式2：配置檔案方式啟動服務
在解壓目錄中新建 config 資料夾，該資料夾中新建配置檔案 mongod.conf ，內如參考如下：

storage:
    #The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is "\data\db" on Windows.
    dbPath: D:\02_Server\DBServer\mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1\data

詳細配置項內容可以參考官方文件：https://docs.mongodb.com/manual/reference/configuration-options/

【注意】

1. 配置檔案中如果使用雙引號，比如路徑地址，自動會將雙引號的內容轉義。如果不轉義，則會報錯：

error-parsing-yaml-config-file-yaml-cpp-error-at-line-3-column-15-unknown-escape-character-d

解決：
a. 對 \ 換成 / 或 \
b. 如果路徑中沒有空格，則無需加引號。

2. 配置檔案中不能以Tab分割欄位

解決：
將其轉換成空格。
啟動方式：

mongod -f ../config/mongod.conf
或
mongod --config ../config/mongod.conf

更多引數配置：

 systemLog:
     destination: file
     #The path of the log file to which mongod or mongos should send all diagnostic logging information
     path: "D:/02_Server/DBServer/mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1/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:/02_Server/DBServer/mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1/data"
 net:
     #bindIp: 127.0.0.1
     port: 27017
 setParameter:
     enableLocalhostAuthBypass: false

2.2 Shell連線(mongo命令)

在命令提示符輸入以下shell命令即可完成登陸

mongo
或
mongo --host=127.0.0.1 --port=27017

檢視已經有的資料庫

>show databases

退出mongodb

exit

更多引數可以通過幫助檢視：

mongo --help

提示：
MongoDB javascript shell是一個基於javascript的直譯器，故是支援js程式的。

2.3 Compass-圖形化介面客戶端

到MongoDB官網下載MongoDB Compass，

地址：https://www.mongodb.com/download-center/v2/compass?initial=true

如果是下載安裝版，則按照步驟安裝；如果是下載加壓縮版，直接解壓，執行裡面的 MongoDBCompassCommunity.exe 檔案即可。

在開啟的介面中，輸入主機地址、埠等相關資訊，點選連線：

2.4 Linux系統中的安裝啟動和連線

目標：在Linux中部署一個單機的MongoDB，作為生產環境下使用。
提示：和Windows下操作差不多。

步驟如下：

1. 先到官網下載壓縮包 mongod-linux-x86_64-4.0.10.tgz 。
2. 上傳壓縮包到Linux中，解壓到當前目錄：
   tar -xvf mongodb-linux-x86_64-4.0.10.tgz
3. 移動解壓後的資料夾到指定的目錄中：
   mv mongodb-linux-x86_64-4.0.10 /usr/local/mongodb
4. 新建幾個目錄，分別用來儲存資料和日誌：

#資料儲存目錄
mkdir -p /mongodb/single/data/db
#日誌儲存目錄
mkdir -p /mongodb/single/log

5. 新建並修改配置檔案
   vi /mongodb/single/mongod.conf
   配置檔案的內容如下：

systemLog:
    #MongoDB傳送所有日誌輸出的目標指定為檔案
    # #The path of the log file to which mongod or mongos should send all diagnostic logging information
    destination: file
    #mongod或mongos應向其傳送所有診斷日誌記錄資訊的日誌檔案的路徑
    path: "/mongodb/single/log/mongod.log"
    #當mongos或mongod例項重新啟動時，mongos或mongod會將新條目附加到現有日誌檔案的末尾。
    logAppend: true
storage:
    #mongod例項儲存其資料的目錄。storage.dbPath設定僅適用於mongod。
    ##The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is "/data/db".
    dbPath: "/mongodb/single/data/db"
    journal:
        #啟用或禁用永續性日誌以確保資料檔案保持有效和可恢復。
        enabled: true
processManagement:
    #啟用在後臺執行mongos或mongod程序的守護程序模式。
    fork: true
net:
    #服務例項繫結的IP，預設是localhost
    bindIp: localhost,192.168.0.2
    #bindIp
    #繫結的埠，預設是27017
    port: 27017

6. 啟動MongoDB服務

[root@bobohost single]# /usr/local/mongodb/bin/mongod -f /mongodb/single/mongod.conf
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 90384
child process started successfully, parent exiting

注意：
如果啟動後不是 successfully ，則是啟動失敗了。原因基本上就是配置檔案有問題。

通過程序來檢視服務是否啟動了：

[root@bobohost single]# ps -ef |grep mongod
root    90384   1   0   8月26   ?   00:02:13 /usr/local/mongdb/bin/mongod -f /mongodb/single/mongod.conf

7. 分別使用mongo命令和compass工具來連線測試。
   提示：如果遠端連線不上，需要配置防火牆放行，或直接關閉linux防火牆

#檢視防火牆狀態
systemctl status firewalld
#臨時關閉防火牆
systemctl stop firewalld
#開機禁止啟動防火牆
systemctl disable firewalld

8. 停止關閉服務
   停止服務的方式有兩種：快速關閉和標準關閉，下面依次說明：
   （一）快速關閉方法（快速，簡單，資料可能會出錯）
   目標：通過系統的kill命令直接殺死程序：
   殺完要檢查一下，避免有的沒有殺掉。

#通過程序編號關閉節點
kill -2 54410

【補充】
如果一旦是因為資料損壞，則需要進行如下操作（瞭解）：

1. 刪除lock檔案：
   rm -f /mongodb/single/data/db/*.lock
2. 修復資料：
   /usr/local/mongdb/bin/mongod --repair --dbpath=/mongodb/single/data/db

（二）標準的關閉方法（資料不容易出錯，但麻煩）：
目標：通過mongo客戶端中的shutdownServer命令來關閉服務
主要的操作步驟參考如下：

//客戶端登入服務，注意，這裡通過localhost登入，如果需要遠端登入，必須先登入認證才行。
mongo --port 27017
//#切換到admin庫
use admin
//關閉服務
db.shutdownServer()

3 基本常用命令

3.1 案例需求

存放文章評論的資料存放到MongoDB中，資料結構參考如下：
資料庫：articledb

| 專欄文章評論 | comment | 1 | 2 |
| -------------- | ------- |
| 欄位名稱 | 欄位含義 | 欄位型別 | 備註 |
| _id | ID | ObjectId或String | Mongo的主鍵的欄位 |
| articleid | 文章ID | String |
| content | 評論內容 | String |
| userid | 評論人ID | String |
| nickname | 評論人暱稱 | String |
| createdatetime | 評論的日期時間 | Date |
| likenum | 點贊數 | Int32 |
| replynum | 回覆數 | Int32 |
| state | 狀態 | String | 0：不可見；1：可見 |
| parentid | 上級ID | String | 如果為0表示文章的頂級評論 |