MongoDB简介
NoSQL简介
NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意即"不仅仅是SQL"。
在现代的计算系统上每天网络上都会产生庞大的数据量。
这些数据有很大一部分是由关系数据库管理系统（RDBMS）来处理。 1970年 E.F.Codd's提出的关系模型的论文 "A relational model of data for large shared data banks"，这使得数据建模和应用程序编程更加简单。
通过应用实践证明，关系模型是非常适合于客户服务器编程，远远超出预期的利益，今天它是结构化数据存储在网络和商务应用的主导技术。
NoSQL 是一项全新的数据库革命性运动，早期就有人提出，发展至2009年趋势越发高涨。NoSQL的拥护者们提倡运用非关系型的数据存储，相对于铺天盖地的关系型数据库运用，这一概念无疑是一种全新的思维的注入。
关系型数据库遵循ACID规则
事务在英文中是transaction，和现实世界中的交易很类似，它有如下四个特性：
1、A (Atomicity) 原子性
原子性很容易理解，也就是说事务里的所有操作要么全部做完，要么都不做，事务成功的条件是事务里的所有操作都成功，只要有一个操作失败，整个事务就失败，需要回滚。
比如银行转账，从A账户转100元至B账户，分为两个步骤：1）从A账户取100元；2）存入100元至B账户。这两步要么一起完成，要么一起不完成，如果只完成第一步，第二步失败，钱会莫名其妙少了100元。
2、C (Consistency) 一致性
一致性也比较容易理解，也就是说数据库要一直处于一致的状态，事务的运行不会改变数据库原本的一致性约束。
例如现有完整性约束a+b=10，如果一个事务改变了a，那么必须得改变b，使得事务结束后依然满足a+b=10，否则事务失败。
3、I (Isolation) 独立性
所谓的独立性是指并发的事务之间不会互相影响，如果一个事务要访问的数据正在被另外一个事务修改，只要另外一个事务未提交，它所访问的数据就不受未提交事务的影响。
比如现在有个交易是从A账户转100元至B账户，在这个交易还未完成的情况下，如果此时B查询自己的账户，是看不到新增加的100元的。
4、D (Durability) 持久性
持久性是指一旦事务提交后，它所做的修改将会永久的保存在数据库上，即使出现宕机也不会丢失。
分布式系统
分布式系统（distributed system）由多台计算机和通信的软件组件通过计算机网络连接（本地网络或广域网）组成。
分布式系统是建立在网络之上的软件系统。正是因为软件的特性，所以分布式系统具有高度的内聚性和透明性。
因此，网络和分布式系统之间的区别更多的在于高层软件（特别是操作系统），而不是硬件。
分布式系统可以应用在不同的平台上如：Pc、工作站、局域网和广域网上等。
分布式计算的优点
可靠性（容错） ：
分布式计算系统中的一个重要的优点是可靠性。一台服务器的系统崩溃并不影响到其余的服务器。
可扩展性：
在分布式计算系统可以根据需要增加更多的机器。
资源共享：
共享数据是必不可少的应用，如银行，预订系统。
灵活性：
由于该系统是非常灵活的，它很容易安装，实施和调试新的服务。
更快的速度：
分布式计算系统可以有多台计算机的计算能力，使得它比其他系统有更快的处理速度。
开放系统：
由于它是开放的系统，本地或者远程都可以访问到该服务。
更高的性能：
相较于集中式计算机网络集群可以提供更高的性能（及更好的性价比）。
分布式计算的缺点
故障排除：
故障排除和诊断问题。
软件：
更少的软件支持是分布式计算系统的主要缺点。
网络：
网络基础设施的问题，包括：传输问题，高负载，信息丢失等。
安全性：
开放系统的特性让分布式计算系统存在着数据的安全性和共享的风险等问题。
什么是NoSQL?
NoSQL，指的是非关系型的数据库。NoSQL有时也称作Not Only SQL的缩写，是对不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统称。
NoSQL用于超大规模数据的存储。（例如谷歌或Facebook每天为他们的用户收集万亿比特的数据）。这些类型的数据存储不需要固定的模式，无需多余操作就可以横向扩展。
为什么使用NoSQL ?
今天我们可以通过第三方平台（如：Google,Facebook等）可以很容易的访问和抓取数据。用户的个人信息，社交网络，地理位置，用户生成的数据和用户操作日志已经成倍的增加。我们如果要对这些用户数据进行挖掘，那SQL数据库已经不适合这些应用了, NoSQL 数据库的发展却能很好的处理这些大的数据
NoSQL的优点/缺点
优点:
- - 高可扩展性
- - 分布式计算
- - 低成本
- - 架构的灵活性，半结构化数据
- - 没有复杂的关系
缺点:
- - 没有标准化
- - 有限的查询功能（到目前为止）
- - 最终一致是不直观的程序
NoSQL 数据库分类
| 类型 | 部分代表 | 特点 |
|---|---|---|
| 列存储 | HbaseCassandraHypertable | 顾名思义，是按列存储数据的。最大的特点是方便存储结构化和半结构化数据，方便做数据压缩，对针对某一列或者某几列的查询有非常大的IO优势。 |
| 文档存储 | MongoDBCouchDB | 文档存储一般用类似json的格式存储，存储的内容是文档型的。这样也就有机会对某些字段建立索引，实现关系数据库的某些功能。 |
| key-value存储 | Tokyo Cabinet / TyrantBerkeley DBMemcacheDBRedis | 可以通过key快速查询到其value。一般来说，存储不管value的格式，照单全收。（Redis包含了其他功能） |
| 图存储 | Neo4JFlockDB | 图形关系的最佳存储。使用传统关系数据库来解决的话性能低下，而且设计使用不方便。 |
| 对象存储 | db4oVersant | 通过类似面向对象语言的语法操作数据库，通过对象的方式存取数据。 |
| xml数据库 | Berkeley DB XMLBaseX | 高效的存储XML数据，并支持XML的内部查询语法，比如XQuery,Xpath。 |
什么是MongoDB
MongoDB 是由C++语言编写的，是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统。
在高负载的情况下，添加更多的节点，可以保证服务器性能。
MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。
MongoDB 将数据存储为一个文档，数据结构由键值(key=>value)对组成。MongoDB 文档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他文档，数组及文档数组。
主要特点
- MongoDB 是一个面向文档存储的数据库，操作起来比较简单和容易。
- 你可以在MongoDB记录中设置任何属性的索引 (如：FirstName="Sameer",Address="8 Gandhi Road")来实现更快的排序。
- 你可以通过本地或者网络创建数据镜像，这使得MongoDB有更强的扩展性。
- 如果负载的增加（需要更多的存储空间和更强的处理能力） ，它可以分布在计算机网络中的其他节点上这就是所谓的分片。
- Mongo支持丰富的查询表达式。查询指令使用JSON形式的标记，可轻易查询文档中内嵌的对象及数组。
- MongoDb 使用update()命令可以实现替换完成的文档（数据）或者一些指定的数据字段 。
- Mongodb中的Map/reduce主要是用来对数据进行批量处理和聚合操作。
- Map和Reduce。Map函数调用emit(key,value)遍历集合中所有的记录，将key与value传给Reduce函数进行处理。
- Map函数和Reduce函数是使用Javascript编写的，并可以通过db.runCommand或mapreduce命令来执行MapReduce操作。
- GridFS是MongoDB中的一个内置功能，可以用于存放大量小文件。
- MongoDB允许在服务端执行脚本，可以用Javascript编写某个函数，直接在服务端执行，也可以把函数的定义存储在服务端，下次直接调用即可。
- MongoDB支持各种编程语言:RUBY，PYTHON，JAVA，C++，PHP，C#等多种语言。
- MongoDB安装简单。
安装MongoDB
-
配置环境变量
-
在C盘的根目录下创建一个data文件夹，里面在创建一个db文件夹，MongoDB的默认数据库的位置
或者：首先创建数据库目录，例如d:\data。然后运行命令：mongod –-dbpath d:\data\db --port 123
-
打开cmd:输入mongod测试是否安装成功,启动服务器
-
打开一个新的cmd输入mongo链接MongoDB数据库
配置mongoDB卡机自启动
在C盘下新建一个data文件夹，里面新建一个db和logs
mkdir C:\data\db
mkdir C:\data\logs
上面文件创建好之后我们来创建一个配置文件mongod.cfg：这个配置文件里面包括mogoDB服务系统的log文件和MongoDB数据库文件，我在 C:\Program Files\MongoDB\Server\5.0下创建了这个文件，文件内容如下：(安装目录下创建)
systemLog:
destination: file
path: C:\data\logs\mongodb.log
storage:
dbPath: C:\data\db
上面这些都配置玩之后我们就开始安装MongoDB服务了。
在上面的命令行提示符中运行如下命令(打开cmd，以管理员方式运行)
mongod --config "C:\Program Files\MongoDB\Server\5.0\mongod.cfg" --install
启动服务
net start MongoDB
连接数据库
mongo
MongoDB的基本操作
不管我们学习什么数据库都应该学习其中的基础概念，在mongodb中基本的概念是文档、集合、数据库，下面我们挨个介绍。
下表将帮助您更容易理解Mongo中的一些概念：
| SQL术语/概念 | MongoDB术语/概念 | 解释/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 |
通过下图实例，我们也可以更直观的了解Mongo中的一些概念：
数据库
一个mongodb中可以建立多个数据库。
MongoDB的默认数据库为"db"，该数据库存储在data目录中。
MongoDB的单个实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，不同的数据库也放置在不同的文件中。
"show dbs" 命令可以显示所有数据的列表。
> show dbs
admin 0.000GB
config 0.000GB
local 0.000GB
执行 "db" 命令可以显示当前数据库对象或集合。
> db
test
运行"use"命令，可以连接到一个指定的数据库。
> use local
switched to db local
> db
local
#在mongonDB不需要创建数据直接切换创建
> use yuan
switched to db yuan
> db
yuan
以上实例命令中，"local" 是你要链接的数据库。
在下一个章节我们将详细讲解MongoDB中命令的使用。
数据库也通过名字来标识。数据库名可以是满足以下条件的任意UTF-8字符串。
- 不能是空字符串（"")。
- 不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空字符)。
- 应全部小写。
- 最多64字节。
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。
- 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。
- 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
- 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。
显示数据中的所有集合
> show collections
>
MongoDB 数据类型
| 数据类型 | 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。 |
日期
表示当前距离 Unix新纪元（1970年1月1日）的毫秒数。日期类型是有符号的, 负数表示 1970 年之前的日期。
> var mydate1 = new Date() //格林尼治时间
> mydate1
ISODate("2018-03-04T14:58:51.233Z")
> typeof mydate1
object
> var mydate2 = ISODate() //格林尼治时间
> mydate2
ISODate("2018-03-04T15:00:45.479Z")
> typeof mydate2
object
这样创建的时间是日期类型，可以使用 JS 中的 Date 类型的方法。
返回一个时间类型的字符串：
> var mydate1str = mydate1.toString()
> mydate1str
Sun Mar 04 2018 14:58:51 GMT+0000 (UTC)
> typeof mydate1str
string
或者
> Date()
Sun Mar 04 2018 15:02:59 GMT+0000 (UTC)
删除数据库
> db.dropDatabase()
{ "ok" : 1 }
> db
yuan
> show dbs
admin 0.000GB
config 0.000GB
local 0.000GB
MongoDB 集合
创建集合
MongoDB 中使用 createCollection() 方法来创建集合。
语法格式：
db.createCollection(name, options)
参数说明：
- name: 要创建的集合名称
- options: 可选参数, 指定有关内存大小及索引的选项
options 可以是如下参数：
| 字段 | 类型 | 描述 |
|---|---|---|
| capped | 布尔 | （可选）如果为 true，则创建固定集合。固定集合是指有着固定大小的集合，当达到最大值时，它会自动覆盖最早的文档。 当该值为 true 时，必须指定 size 参数。 |
| autoIndexId | 布尔 | 3.2 之后不再支持该参数。（可选）如为 true，自动在 _id 字段创建索引。默认为 false。 |
| size | 数值 | （可选）为固定集合指定一个最大值，即字节数。 如果 capped 为 true，也需要指定该字段。 |
| max | 数值 | （可选）指定固定集合中包含文档的最大数量。 |
在插入文档时，MongoDB 首先检查固定集合的 size 字段，然后检查 max 字段。
实例
在 test 数据库中创建 runoob 集合：
> use test
switched to db test
> db.createCollection("runoob")
{ "ok" : 1 }
>
如果要查看已有集合，可以使用 show collections 或 show tables 命令：
> show collections
runoob
system.indexes
下面是带有几个关键参数的 createCollection() 的用法：
创建固定集合 mycol，整个集合空间大小 6142800 B, 文档最大个数为 10000 个。
> db.createCollection("mycol", { capped : true, autoIndexId : true, size :
6142800, max : 10000 } )
{ "ok" : 1 }
>
在 MongoDB 中，你不需要创建集合。当你插入一些文档时，MongoDB 会自动创建集合。
> db.mycol2.insert({"name" : "菜鸟教程"})
> show collections
mycol2
删除集合
语法格式：
db.collection.drop()
参数说明：
- 无
返回值
如果成功删除选定集合，则 drop() 方法返回 true，否则返回 false。
实例
在数据库 mydb 中，我们可以先通过 show collections 命令查看已存在的集合：
>use mydb
switched to db mydb
>show collections
mycol
mycol2
system.indexes
runoob
>
接着删除集合 mycol2 :
>db.mycol2.drop()
true
>
通过 show collections 再次查看数据库 mydb 中的集合：
>show collections
mycol
system.indexes
runoob
>