Mongodb专题之相关概念

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1. MongoDB概念

SQL术语/概念 MongoDB术语/概念 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 术语列表

  • 文档（Document）：MongoDB 的基本数据单元，通常是一个 JSON-like 的结构，可以包含多种数据类型。

  • 集合（Collection）：类似于关系型数据库中的表，集合是一组文档的容器。在 MongoDB 中，一个集合中的文档不需要有一个固定的模式。

  • 数据库（Database）：包含一个或多个集合的 MongoDB 实例。

  • BSON：Binary JSON 的缩写，是 MongoDB 用来存储和传输文档的二进制形式的 JSON。

  • 索引（Index）：用于优化查询性能的数据结构，可以基于集合中的一个或多个字段创建索引。

  • 分片（Sharding）：一种分布数据到多个服务器（称为分片）的方法，用于处理大数据集和高吞吐量应用。

  • 副本集（Replica Set）：一组维护相同数据集的 MongoDB 服务器，提供数据的冗余备份和高可用性。

  • 主节点（Primary）：副本集中负责处理所有写入操作的服务器。

  • 从节点（Secondary）：副本集中的服务器，用于读取数据和在主节点故障时接管为主节点。

  • MongoDB Shell：MongoDB 提供的命令行界面，用于与 MongoDB 实例交互。

  • 聚合框架（Aggregation Framework）：用于执行复杂的数据处理和聚合操作的一系列操作。

  • Map-Reduce：一种编程模型，用于处理大量数据集的并行计算。

  • GridFS：用于存储和检索大于 BSON 文档大小限制的文件的规范。

  • ObjectId：MongoDB 为每个文档自动生成的唯一标识符。

  • CRUD 操作：创建（Create）、读取（Read）、更新（Update）、删除（Delete）操作。

  • 事务（Transactions）：从 MongoDB 4.0 开始支持，允许一组操作作为一个原子单元执行。

  • 操作符（Operators）：用于查询和更新文档的特殊字段。

  • 连接（Join）：MongoDB 允许在查询中使用 $lookup 操作符来实现类似 SQL 的连接操作。

  • TTL（Time-To-Live）：可以为集合中的某些字段设置 TTL，以自动删除旧数据。

  • 存储引擎（Storage Engine）：MongoDB 用于数据存储和管理的底层技术，如 WiredTiger 和 MongoDB 的旧存储引擎 MMAPv1。

  • MongoDB Compass：MongoDB 的图形界面工具，用于可视化和管理 MongoDB 数据。

  • MongoDB Atlas：MongoDB 提供的云服务，允许在云中托管 MongoDB 数据库

1.2 数据库

一个MongoDB中可以建立多个数据库

如果在操作时没有指定数据库，MongoDB会使用一个test的默认数据库，该数据库存储在data目录中。MongoDB的单个示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，不同的数据库也可以放置在不同的文件中。

从MongoDB4.0开始，支持在单个数据库上执行多文档事务。

  • show dbs: 查询所有数据的列表

  • db: 显式当前数据库对象或集合

  • use: 连接到指定的数据库

有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库：

  1. 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

  2. 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

  3. 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 文档Document

文档是一组键值对(key-value)即BSON.MongoDB的文档不需要设置相同的字段，并且相同的字段不需要相同的数据类型，这与关系型数据库有很大的区别，也是MongoDB非常突出的特点。

一个简单的文档例子如下：

1
2
3
4
{
  "name": "xiaoyuge",
  "age": "18"
}

下面列出了RDBMS与MongoDB对应的术语：

RDBMS MongoDB
数据库 数据库
表格 集合
行 文档
列 字段
表联合 嵌入文档
主键 主键(MongoDB提供了key为_id)

需要注意的是：

  1. 文档中的键值对是有序的

  2. 文档中的值不仅可以是在双引号里面的字符串，还可以是其他几种类型(甚至可以是整个嵌入的文档)

  3. MongoDB区分类型和大小写

  4. MongoDB的文档不能有重复的键

  5. 文档的键是字符串，除了少数例外的情况，键可以使用任意UTF-8字符

文档键命名规范：

  • 键不能包含有\0（空字符），这个字符用来表示键的结尾

  • .和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用

  • 以下划线”_”开头的键是保留的(不是严格要求)

1.4 集合

集合就是MongoDB文档组，类似于RDBMS中的表格。集合存在于数据库中，集合没有固定的结构，这就意味着对可以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，比如以下不同数据结构的文档插入到集合中:

1
2
3
{"site":"www.baidu.com"}
{"site":"www.google.com","name":"Google"}
{"site":"www.runoob.com","name":"xiaoyuge","num":5}

当第一个文档插入时，集合就会被创建。

集合的命名规则：

  • 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。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。　

1.5 元数据

数据库的信息是存储咋集合中，它们使用了系统的命名空间:

1
dbname.system.*

在MongoDB数据库中名字空间 .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
dbname.system.namespaces 列出所有名字空间。
dbname.system.indexes 列出所有索引。
dbname.system.profile 包含数据库概要(profile)信息
dbname.system.users 列出所有可访问数据库的用户。
dbname.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。

在插入数据，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)。

是可修改的。 是可删除的。

2. MongoDB数据类型

下表为MongoDB中常用的几种数据类型

集合命名空间 描述
String 字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的
Integer 整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位
Boolean 布尔值。用于存储布尔值（真/假）。
Double 双精度浮点值。用于存储浮点值。
Min/Max keys 将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比
Array 用于将数组或列表或多个值存储为一个键。
Timestamp 时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。
Object 用于内嵌文档。
Null 用于创建空值。
Symbol 符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。
Date 日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息
Object ID 对象 ID。用于创建文档的 ID。
Binary Data 二进制数据。用于存储二进制数据。
Code 代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。
Regular expression 正则表达式类型。用于存储正则表达式

2.1 Object ID

ObjectId 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，所以你不需要为你的文档保存时间戳字段，你可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间:

1
2
3
4
5
6
7
> var newObject = ObjectId()
> newObject.getTimestamp()
ISODate("2017-11-25T07:21:10Z")

## ObjectId 转为字符串
> newObject.str
5a1919e63df83ce79df8b38f

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