零基礎入門非關係型資料庫MongoDB，含與mysql的對比

來自專欄編程學習筆記

文件管理階段：

我們知道word文件是保存在磁碟中，當我們在寫的時候，為什麼會出現不保存就丟失數據的情況？按說磁碟是可以長期保存的啊。

那是因為寫文件是先寫入到內存，過一段時間再一起保存到磁碟，使用這種操作機制，是因為內存的讀寫速度比較快。

用文件存儲數據被編程語言調用比較麻煩（python可以用來調用excel文件，但是比較麻煩）

資料庫管理階段

優點：數據組織結構化，可以實現用多種語言調用。

缺點是：使用起來相對文件更複雜，需要使用sql或者其他特定的語句。

資料庫相關概念

數據：能夠輸入到計算機中並被識別處理的信息集合。

數據結構：研究一個數據集合中數據之間關係

資料庫：按照數據結構，存儲、管理數據的倉庫，資料庫是在資料庫管理系統的管理和控制下，在一定介質上（硬碟上）的數據集合。

資料庫管理系統：一個軟體，用於建立和維護資料庫。mysql就是資料庫管理系統。

資料庫系統：由資料庫和資料庫管理系統，開發工具等組成的集合。

分類：

關係型和非關係型資料庫

關係型資料庫：採用關係模型（二維表）來組織數據結構的資料庫。資料庫管理系統mysql，oracle，DB2，sql server，Sqlite。

大型資料庫是oracle，DB2。

學校里學的通常是sql server，盜版非常多，中國中小公司很多用sql server。

網站的開發用mysql比較多。

Sqlite是python可以直接操作，標準庫支持，不用安裝第三方庫，常用於嵌入式設備上的資料庫，比如手機，只能設備等，輕量級。

現在的資料庫無論是關係型還是非關係型基本都跨平台，已經不算是優點了。

所以我們這裡說的優點，都是指相對優點。

相比非關係型資料庫的優點：

1.容易理解，類似我們常見的表格，有行有列。

2.使用方便，關係型資料庫都是用sql語句操作，只是個別命令不同，非常成熟。

3.數據一致性高，冗餘度低，完整性好

4.技術成熟，可以使用外部連接等比較複雜的操作

缺點：

1.不能很好的滿足高並發(同時有大量的客戶端請求操作資料庫)的需求，每次都需要進行sql語句的解析

2.針對海量數據瞬間爆發，讀寫性能不足。關係型內部每次操作都需要加鎖，保證操作的原子性。

3.數據擴展普遍比非關係型困難。二維表不好拆分。

4.數據一致性高（雙刃劍），有時會浪費大量空間。有些記錄的欄位是可以為空的，比如一個人的微信，QQ，郵箱可能只填了其中一種。

針對這些缺點，非關係型數據這種解決方案應運而生。

非關係型資料庫（統稱NoSql---Not only Sql）：

版本更新比較快，相對不是那麼成熟。市面上還是使用關係型比較多。那為什麼要使用它呢？技術是有適用場景的，沒有絕對的好與不好。

優點：

1.高並發，大數據讀寫能力強。在執行時省去解析sql語句的那一步

2.支持分散式，容易擴展。

分散式：一台伺服器滿足不了需求，讓多台伺服器同時工作來分擔，相互之間數據共享。

3.弱化了數據結構，降低了數據的一致性。

缺點：

1.通用型差，沒有像sql那樣一致性的操作，不同的非關係型資料庫的操作是不同的。比如，MongoDB和redis的操作不同。

2.操作靈活，靈活不是純優點，靈活意味著容易混亂。就好像自由不是絕對的好事。

3.沒有join，事物支持等操作。

NoSql適用場景：

1.對數據的一致性要求低

2.對資料庫並發處理要求高

3.資料庫設計時對大小的估算不確定，需要分布擴展

4.給定的數據比較容易建立起Nosql的模型

做並發性比較高的網站比較適合。

Nosql分類：

四類

1.鍵值型資料庫，以鍵值對的方式（類似字典）存儲數據，如：redis

2.列存儲資料庫。而mysql中一行一個記錄。如：Hbase。

3.文檔型資料庫。按照文檔的方式存儲，如MongoDB，CouchDB

4.圖形資料庫。

今天我們只需要知道，MongoDB屬於非關係型資料庫中的文檔型資料庫即可。

準確來說，MongoDB是資料庫管理系統，是一種軟體。這裡簡單稱為資料庫。

1.底層是由C++編寫的。

2.是最像關係型資料庫的非關係型資料庫。支持豐富的增刪改查數據操作。

3.MongDB支持的數據類型非常豐富，比mysql多。（mysql支持存儲的數據類型或格式有：數值、字元、枚舉、時間和日期，共四大類。）

4.使用方便，便於部署，支持分布，容易拓展。

5.支持眾多的編程語言介面（python，ruby，c++,PHP等），ruby是日本開發的編程語言，借鑒python，中國的編程語言是易語言。

假設我們要存儲朋友圈內容，設計關係型資料庫要怎麼做？

思路：

首先，關係型資料庫設計，確定實體和聯繫。確定有幾張表，表中欄位問題，

表和欄位：朋友與朋友圈內容是一對多的關係，朋友圈內容與評論是多對多的關係。可能需要三張表，朋友個人信息（id，age，telephone），朋友圈內容（id，content，iamge，time，addres），評論信息表（id，conten，flags（點贊標識位），time，user(用戶連接)）。

用mongoDB存儲：是鍵值型資料庫的升級版，使之看起來像文檔。

{name:zhangsan,age:14,sex:14,sex：boy,friend:[{id:1，....}]}

以上對mongo有了初步了解後，下面進入動手環節。

安裝環境，MongoDB

因為是跨平台，我這裡選的是在Linux下安裝。

1.自動安裝，在linux下，sudo apt-get install mongoDB， apt-get install 是安裝軟體的命令，默認安裝位置在/var/lib/mongoDB。

配置文件位置/etc/mongodb.conf

在終端上我們用mysql命令啟動mysql軟體，在哪個文件夾都可以使用，說明mysql在環境變數當中。

各個操作系統都有環境變數，就是一個特殊目錄，凡是把目錄添加到環境變數的，這個目錄在任何目錄下都可以使用。

命令集在linux中通常是/usr/bin目錄下

2.手動安裝

1.在官網下載mongDB

www.mongdb.com, --->Download-->community server -->選擇合適版本下載。

下載完是一個.tgz的壓縮包。選擇安裝目錄（建議在/usr/local或者/opt）解壓，得到文件夾，將文件夾下的命令集目錄（bin目錄）添加到環境變數。然後重啟即可。

添加到環境中：PATH表示環境變數，

PATH=$PATH:/opt/mongo.../bin

export PATH

但是上面兩句的添加是一次性的，斷電後重啟失效、

如果將以上兩句寫在/etc/rc.local,每次啟動系統會自動執行這兩句。

（在win系統安裝簡單，下載時默認自動添加進環境變數。）

我的是手動安裝的，查看一下有哪些命令集。

$cd /opt

$ls

$cd mongodb-linux-x86_64-ubuntu1604-3.4.10

$ls

$cd bin

$ls

bsondump mongodump mongoimport mongoreplay mongostat

mongo mongoexport mongooplog mongorestore mongotop

mongod mongofiles mongoperf mongos

凡是在mongodb下的bin下的命令都是在shell命名行中可以使用的

比如上面列出的幾個命令：

mongod -- dbpath 指定路徑，設置資料庫存儲位置

mongod -- port 指定埠號，默認埠號是27017，mysql是默認埠號是3306。

mongo命令，用來進入mongo shell界面（mongdb的交互界面，用來操作資料庫）。在任意目錄下都可以使用。

ctrl+l清除屏幕 quit()退出

兩種資料庫的組織形式對比：

mysql：記錄——>表--->資料庫

mongodb：鍵值對--->文檔---集合--->資料庫

也就是說，mysql的一行記錄對應mongodb的一個文檔

示例：

{

"_id":ObjectId("abcd1234afhkasyr"),

"name":"lily",

"age":"17"

}

大括弧為一個文檔。id自動分配。

二者的概念/叫法的不同

mysql mongdb

database database

table（表） collection（集合）

column（列/欄位） field（域）

row（行/記錄） document（文檔）

index（索引） index（索引）

如何創建資料庫？

use databasename 表示創建資料庫（如果資料庫不存在就直接創建並切換，use本身是切換的意思），不用加分號。和open（「xx.txt」，w『）一樣 ，有則寫文件，無則創建文件。

使用use不會馬上創建資料庫，只有插入內容，資料庫才能真正創建，這也是對資源空間的保護。

示例：use stu

在mysql中需要先創建才能use來選擇使用哪個資料庫。

show dbs 查看系統中已有的資料庫。

裡面有一些比較特殊的已有的資料庫。

admin:存儲用戶

local：存儲本地數據

這裡是查不到剛剛use的資料庫的，因為沒有寫入東西。

在資料庫stu中插入一條文檔。

db.class1.insert({name:lily,age:17})

資料庫名稱規則：

1原則上是任意滿足以下幾條的utf-8字元，即mongo默認是utf-8的字元編碼，mysql默認是ASCII類型。

2不能是空字元，不能含有空格，及. / 符號。在C++中是較特殊的字元，而mongdb是由C++編寫的。

3習慣上使用英文小寫，長度不超過64位元組

4不能使用admin，local，config這樣的名字。

mongdb系統全局變數

db：代表當前正在使用的資料庫，如果沒有指定資料庫，默認值是test資料庫，如果寫入數據即創建test資料庫。

資料庫創建講完後說一下資料庫的備份和恢復

備份 採用mongodb中的命令集 mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdir

選項參數：現在的主機名，要備份哪個資料庫，備份在哪個文件中

比如 將本機下將stu資料庫備份到當前目錄的student文件夾中，會在student文件夾中自動生成一個stu文件夾則為備份文件。

在終端上運行：mongodump -h 127.0.0.1 -d stu -o student

命令集都是在shell下運行的。

恢復 mongorestore -h <dbhost>:<port> -d dbname <path>

將文件恢復到指定的主機上的資料庫中

mongorestore -h 127.0.0.1:27017 -d test student/stu

將student文件夾下的備份文件stu恢復到本機的test資料庫中。

資料庫的監測命令

mongostat監測資料庫的狀態，實時的監測。

insert query update delete對應到列表示每秒增查改刪的次數

getmore command 每秒運行命令次數

dirty used flushes 每秒操作磁碟的次數

vsize res 使用虛擬內存和物理內存的情況

mongotop監測每個資料庫的持續讀寫時長，以毫秒為單位。單個插入比較小，看不太出來。

ns 數據集合

total 總時長

read 讀時長

write 寫時長

刪除資料庫命令：

db.dropDatebase() db代表當前資料庫，刪除用函數來完成,無參數

資料庫的下一層 -->集合的創建

集合類似mysql中的表

創建方法有兩種

第二種創建集合的方法

db.createCollection(collection)第一個單詞小寫，第二個單詞首字母大寫，括弧里是字元串

在當前資料庫下創建一個名字為class2 的集合

db.createCollection("class2")

查看集合show collections/ show tables

集合的命名規則

1.不能為空字元串，不能有』『。

2.不能以system.開頭。因為這是系統集合的保留前綴。

3.不能和保留字重複。

第二種創建集合的方法

db.collectionnName.insert(),當向一個集合中插入文檔時，如果該集合不存在則自動創建。

示例：

db.class0.insert({a：1})

用第二種方法，集合在創建後就會有數據。

用第一種方法可以創建空集合。

刪除集合

db.collectionName.drop() 刪除成功返回True。

示例：

db.class0.drop()

集合重命名

db.collectionName.renameCollection("new_name") 將原有集合進行重命名，參數是新的名字

示例：db.class2.renameCollection("class0")

集合的部分就講完了。

集合的下一層--->文檔

等同於mysql中的記錄。

對數據的增刪改查，是選定某個集合，具體操作文檔來實現的。

文檔由鍵值對組成，類似python中的字典。

但不是字典，這裡叫做bson。

mongodb中文檔的數據組織形式為bson格式。

bson是借鑒了json。

javascript讓網頁和後端進行交互。交互數據格式是json。json類似python中的字典。

比如在網頁輸入用戶名和密碼，需要在後端程序判斷，前端提交的用戶名和密碼通過json格式傳給後端。

比如{name：「張三」，password：」123「}，後端用的python就要理解json是什麼意思，如果是java，就要讓java來理解這個json是什麼意思。

文檔中鍵的命名規則：

（回顧一下python中字典的鍵的命名規則：

不可變類型就可以作為鍵，列表不可以做鍵，字元串，數字，元組可以，元組做鍵時比如經緯度做坐標，植為地點。）

1.utf-8格式的字元串

2.不能有,習慣上不用 . $

3.以下劃線開頭的多為保留鍵（系統定義的鍵），自定義時一般不用。

注意點：

在文檔鍵值對是有序的（python字典是無序的），mongdb中嚴格區別大小寫（mysql語句中的關鍵字不區分大小寫）。鍵也叫域，相當於mysql中的欄位名。

文檔中值：mongodb所支持的數據類型。

mongodb支持的數據類型：

基於3.4版本的常用數據類型，新更新的在這裡不提。

類型 值

整型 整數

布爾類型 true，false

浮點型 小數

Arrays 數組類型[1,2,3] 類似python中的列表

Timestamp 時間戳（當前的時間點）

Date 時間日期類型

Object 內部文檔（文檔中的值還是文檔）

Null 空值

Symbol 特殊字元

String 字元串

Binary data 二進位字串

code 代碼

regex 正則表達式（一個用來匹配字元串的技術）

ObjectId ObjectId字串，自動生成主鍵，即隨機字串，保證ID唯一。系統自動為每個文檔生成的不重複的主鍵，鍵的名稱是_id,是固定的。

比如ObjectId（」5b03b.............「）

函數內的字串是24位的16進位數，前8位為文檔創建時間，後6為機器ID，後4為進程ID，後6是計數器。

數據類型和mysql可以做個對比，mongodb中的數據類型更豐富。

支持的數據類型多廣往往決定這個資料庫是否會流行起來。

一個集合中文檔特點：

1.文檔中鍵是域，相當於mysql的欄位。

文檔中想要哪個域就要哪個域，不想要就不要。比較靈活。

集合中的文檔域不一定相同，比如第一個文檔是姓名，性別，微信號，第二個文檔時姓名，性別，手機號，第三個文檔可以是姓名，姓名，郵箱。

2.集合中的文檔結構不一定相同。可能文檔嵌套文檔等。

文檔具備的這種靈活性但是帶來數據不一致的現象。因此，在設計時除了語法規則外，還需要遵循一些規則。

文檔的設計原則：

1.集合中的文檔儘可能描述的數據類似。

2.同一類文檔放在相同的集合，不同的文檔分集合存放。

3.層次的包裹不宜太多。

插入文檔：

向集合中插入文檔db.collectionName.insert()

示例：db.class0.insert({name:lily,age:15,"sex":"f"})

因為鍵只能是字元串，在插入時引號是可以不加的。

db.class0.insert({name:lily,age:15,sex:"f"})。

插入過後，查看插入的信息 db.collectionName.find()

相當於select *

如果要同時插入多條文檔,加中括弧，可以理解成是數組。

db.collectionName.insert([{},{},...])

示例：db.class0.insert([{name:花花,age:28},{name:"阿紅",age:26},{name:"阿彪",age:23}])

查看一下，會發現每個文檔都自動加入了ID

那如果自定義加入id呢，當然也是可以的，會使用自己定義的值。系統就不會再自動生成跟你定義的id相同的id。

另外一種插入方法

db.collectionName.save（）

示例：db.class0.save({_id:2,name:lei,age:17})

可以插入，在不加_id時，和insert是相同的。

如果加入_id,則如果_id值不存在則正常插入，如果該_id值存在，就修改原來的內容。

再插入一個文檔：db.class0.save{_id:2,name:八戒,age:17})

返回信息：matched:1匹配到，modified：1修改了。

查看一下s

可以看到八戒把lei修改掉了，這裡是整個文檔都會修改掉，只是舉的例子比較像，看起是只修改了name。

save一次無法插入多個文檔。

說完創建之後，刪除文檔怎麼做呢？未完待更。