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MongoDB文档数据库 NoSQL分布式文件存储入门指南

简单了解 MongoDB 的基本概念之后,就需要了解其提供的一些工具和数据逻辑结构,以真正开始入门 MongoDB 的学习。

在 MongoDB 中,核心进程主要包含了 mongod、mongos 和 mongosh 三个。

其中最主要的是 mongod 程序,其在不同的部署方案中(单机部署、副本集部署、分片集群部署),通过不同的配置,可以扮演多种不同的角色:

在一台服务器上,可以启动多个 mongod 服务。但在实际生产部署中,通常是建议一台服务器部署一个 mongod 实例,这样不仅减少资源竞争,而且服务器故障也不会同时影响到多个服务。

mongos 在分片集群中扮演路由的角色,提供客户端和分片之间的接口。

mongosh 是 MongoDB 集成的交互式 shell 工具。

MongoDB 数据库工具是用于处理 MongoDB 部署的命令行实用程序的集合。数据库工具包括以下二进制文件:

MongoDB 数据逻辑结构分为数据库 database、集合 collection、文档 document 三层 :

一个数据库中可以创建多个集合,原则上应把逻辑相近的集合都放在一个数据库中。

在 MongoDB 中,会有以下几个内建的数据库:

和 SQL 的表不同,集合是动态模式,不需要在读写数据前创建模式就可以使用,集合中的文档也可以拥有不同的字段,随时可以任意增减某个文档的字段。

默认情况下,集合不要求其文档具有相同的模式,但这是一种很好的实践。可以通过使用 MongoDB 的文档验证功能和可用于多种编程语言的对象–文档映射(object-document mapping)库来实现文档验证。

集合由其名称进行标识,集合名称可以是任意 UTF-8 字符串,但有以下限制:

集合名称使用 . 字符可以创建子集合,用与区分不同组织集合。虽然子集合没有任何特殊属性,但它们很有用,许多 MongoDB 工具整合了子集合。

文档是 MongoDB 中数据的基本存储单元,以一种叫作 BSON 的文档结构表示。

文档中的键值对是有序的,不同序则是不同文档。并且键是区分大小写的,否则也为不同文档。

文档的键是字符串,而值除了字符串,还可以是 IntLongDoubleBoolean、数组、嵌入文档等多种类型。

每个文档都有一个默认的 _id 键,它相当于关系型数据库中的主键,这个键的值在同一个集合中必须是唯一的。

_id 键的值默认是 ObjectId 类型,在插入文档的时候,如果用户不设置文档的 _id 值的话,MongoDB 会自动生成一个唯一的 ObjectId 值进行填充。

MongoDB 在 3.2 版本已经将 WiredTiger 作为默认的存储引擎。其作为存储引擎的时候,数据库会有以下存储文件:

MongoDB 提供的 mongosh 是一个 JavaScript 的 shell,其提供了许多高级功能和自定义功能。

对于 MongoDB 提供的功能,shell 内置了帮助文档,可以输入 help 命令进行访问,使用 db.help() 可以查看数据库级别的帮助文档,使用 db.foo.help() 可以查看集合级别的帮助文档。

在 shell 中使用函数之前,在不使用括号的情况下输入函数名,这样会打印出函数的源代码,这是一个可以查看函数具体行为的好方法。

shell 不止可以直接执行 JavaScript 的脚本代码,还可以用于执行 JavaScript 的脚本文件,简单执行 mongo script.js 即可。

如果已经进入到 shell 中,可以使用 load() 函数加载 JavaScript 脚本文件。

对于需要频繁被加载的脚本,可以将它们添加到 .mongorc.js 中,此文件会在启动 shell 时自动运行。

在更实际一些的场景中,使用此脚本可以设置全局变量,或者为长名称设置一个简短的别名,也可以重写内置函数。

通过将 prompt 变量设置为一个字符串或函数,可以重写默认的 shell 提示,如下示例:

 
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prompt = function() {
    if (typeof db == 'undefined') {
        return '(nodb)> ';
    }

    // 检查最后的数据库操作
    try {
        db.runCommand({getLastError: 1});
    } catch (e) {
        print(e);
    }

    return db+"> ";
};

提示函数应该返回一个字符串,通常应该包含对 getLastError 的调用,这样可以捕获输入时的错误,并在 shell 断开连接时自动重新连接。

使用 shell 时,编辑多行的时候不能再编辑前面的行,这对于较大的代码块或对象非常不友好。

为此,可以在 shell 中设置 EDITOR 变量,则可以使用 edit varname 的方式编辑一个变量,完成更改后只需保存并退出编辑器,变量将被重新解析并加载回 shell 中。

大多数情况下可以使用 db.collectionName 语法来获得一个集合的内容,但如果集合名称是保留字或是无效的 JavaScript 属性名称时,那么此方法就不能正常工作了。

对于上述的情况,可以使用 db.getCollection() 的方式绕过无效属性。