MongoDB简介
1.MongoDB
①MongoDB 是一个基于分布式 文件存储的NoSQL数据库
②由C++语言编写，运行稳定，性能高
③旨在为 WEB 应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案
④官方网址：https://www.mongodb.com/
2.MongoDB特点
①MongoDB可以轻松地布置两个活跃集群，但关系型不容易在两台服务器上同时运行单个数据库
②MongoDB天然缺少对事物的支持
③MongoDB并不提供主/主复制，但它支持分片
3.Bson和Json
①Bosn版本是Json的二进制格式，但并不意味着Bson占用的空间就比Json小的多
②继续使用Bson的原因是因为MongoDB在设计上就是要求快速，而不是节省空间，如果处理数据的速度更快，存储文档时的一点开销是完全可以接受的
③Bson更易于浏览（即遍历），遍历索引页非常快，第二点是很容易将Bson数据快速转化为编程语言的原生数据格式
4.名词
| 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 |
5.MongoDB三要素：数据库，集合，文档
①数据库：是一个集合的物理容器，一个数据库中可以包含多个文档，一个服务器通常有多个数据库
②集合：类似于关系数据库中的表，储存多个文档，结构不固定，如可以存储如下文档在一个集合中
{'name':'guojing','gender':'男'}
{'name':'huangrong','age':18}
{'book':'shuihuzhuan','heros':'108'}
③文档：就是一个对象，由键值对组成，是Json的扩展Bson格式
{'name':'guojing','gender':'男'}MongoDB安装与管理
1.安装
①下载MongoDB的版本注意，两点注意
根据规则：偶数为稳定版，如1.6X，奇数为开发版，如1.7X
32bit的MongoDB最大只能存放2G的数据，64bit就没有限制
②到官网，选择合适的版本下载
③解压
tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-ubuntu1604-3.4.0.tgz④移动到/usr/local/目录下
sudo mv -r mongodb-linux-x86_64-ubuntu1604-3.4.0/ /usr/local/mongodb⑤将可执行文件添加到PATH路径中
export PATH=/usr/local/mongodb/bin:$PATH2.管理
①配置文件在/etc/mongod.conf，默认端口27017
②启动
sudo service mongod start③停止
sudo service mongod stop ④使用终端连接：mongo，这个shell就是mongodb的客户端，同时也是一个js的编译器
⑤ GUI：robomongo，解压后在bin目录下找到运行程序
数据库操作
1.数据库切换
①查看当前数据库名称：db
②查看所有数据库名称：show dbs，（列出所有在物理上存在的数据库）
③切换数据库：use 数据库名称，（如果数据库不存在，则指向数据库，但不创建，直到插入数据或创建集合时数据库才被创建）
④默认的数据库为test，如果没有创建新的数据库，集合将存放在test数据库中
2.数据库删除
删除当前指向的数据库，如果数据库不存在，则什么也不做
db.dropDatabase()集合操作
1.集合创建
语法：
db.createCollection（name，option） ①name是要创建集合的名称
②options是一个文档，用于指定集合的配置
③选项参数是可选的，所以只需要到指定的集合名称
例1：不限制集合的大小
db.createCollection（‘stu’）例2：限制集合大小
db.createCollection（‘sub’，{capped：true，size：10}） 参数capped：默认值为false表示不设置上限，值为true表示设置上限
参数size：当capped值为true时，需要指定此参数，表示上限大小，当文档设置上限时，会将之前的数据覆盖，单位为字节
2.查看当前数据库的集合
show collections3.删除集合
db.集合名称.drop（）数据类型
1. MongoDB中常用的几种数据类型：
①Object ID：文档ID
②String：字符串，最常用，必须是有效的UTF-8
③Boolean：存储一个布尔值，true或false
④Integer：整数可以是32位或64位，这取决于服务器
⑤Double：存储浮点值
⑥Arrays：数组或列表，多个值存储到一个键
⑦Object：用于嵌入式的文档，即一个值为一个文档
⑧Null：存储Null值
⑨Timestamp：时间戳
⑩Date：存储当前日期或时间的UNIX时间格式
2. object id
①每个文档都有一个属性，为_id，保证每个文档的唯一性
②可以自己去设置_id插入文档
③如果没有提供，那么MongoDB为每个文档提供了一个独特的_id，类型为objectID
④objectID是一个12字节的十六进制数
前4个字节为当前时间戳
接下来3个字节的机器ID
接下来的2个字节中MongoDB的服务进程id
最后3个字节是简单的增量值
数据操作
1.插入
插入文档时，如果不指定_id参数，MongoDB会为文档分配一个唯一的ObjectId
db.集合名称.insert（document）2.简单查询
db.集合名称.find（）3.更新
db.集合名称.update(<query>,<update>,multi:<boolean>}) ①参数query:查询条件，类似sql语句update中where部分
②参数update:更新操作符，类似sql语句update中set部分
③参数multi:可选，默认是false，表示只更新找到的第一条记录，值为true表示把满足条件的文档全部更新
例3：全文档更新
db.stu.update(
{name:'hr'},{name:'mnc'}
)例4：指定属性更新，通过操作符$set
db.stu.insert({name:'hr',gender:0})
db.stu.update({name:'hr'},{$set:{name:'hys'}})例5：修改多条匹配到的数据
db.stu.update({},{$set:{gender:0}},{multi:true})4.保存
如果文档的_id已经存在则修改，不存在则添加
db.集合名称.save（document）5.删除
db.集合名称.remove( <query>, { justOne: <boolean>}) ①参数query:可选，删除的文档的条件
②参数justOne:可选，如果设为true或1，则只删除一条，默认false，表示删除多条
例6：只删除匹配到的第一条
db.stu.remove({gender:0},{justOne:true})例7：全部删除
db.stu.remove({})数据查询
1.基本查询
①方法find()：查询
db.集合名称.find({条件文档})②方法findOne()：查询，只返回第一个
db.集合名称.findOne({条件文档})③方法pretty()：将结果格式化
db.集合名称.find({条件文档}).pretty()2.比较运算符
①等于，默认是等于判断，没有运算符
②小于$lt
③小于或等于$lte
④大于$gt
⑤大于或等于$gte
⑥不等于$ne
例8：查询年龄大于或等于18的学生
db.stu.find({age:{$gte:18}})3.逻辑运算符
①查询时可以有多个条件，多个条件之间需要通过逻辑运算符连接
②逻辑与：默认是逻辑与的关系
例9：查询年龄大于或等于18，并且性别为1的学生
db.stu.find({age:{$gte:18},gender:1}) 逻辑或：使用$or
例10：查询年龄大于18，或性别为0的学生
db.stu.find({$or:[{age:{$gt:18}},{gender:1}]}) and和or一起使用
例11：查询年龄大于18或性别为0的学生，并且学生的姓名为gj
db.stu.find({$or:[{age:{$gte:18}},{gender:1}],name:'gj'})4.范围运算符
使用"$in"，"$nin" 判断是否在某个范围内
例12：查询年龄为18、28的学生
db.stu.find({age:{$in:[18,28]}})5.支持正则表达式
使用//或$regex编写正则表达式
例13：查询姓黄的学生
db.stu.find({name:/^黄/})db.stu.find({name:{$regex:'^黄'}})6.自定义查询
使用$where后面写一个函数，返回满足条件的数据
例14：查询年龄大于30的学生
db.stu.find({$where:function(){return this.age>20}})7. Limit(方法limit()：用于读取指定数量的文档)
db.集合名称.find().limit(NUMBER) ①参数NUMBER表示要获取文档的条数
②如果没有指定参数则显示集合中的所有文档
例15：查询2条学生信息
db.stu.find().limit(2)8. skip(方法skip()：用于跳过指定数量的文档)
db.集合名称.find().skip(NUMBER) 参数NUMBER表示跳过的记录条数，默认值为0
例16：查询从第3条开始的学生信息
db.stu.find().skip(2)9.Limit与Skip一起使用
方法limit()和skip()可以一起使用，不分先后顺序
查询第5至8条数据（跳取）
db.stu.find().limit(4).skip(5)db.stu.find().skip(5).limit(4)10. 投影
在查询到的返回结果中，只选择必要的字段，而不是选择一个文档的整个字段
语法：参数为字段与值，值为1表示显示，值为0不显示
db.集合名称.find({},{字段名称:1,...}) 对于需要显示的字段，设置为1即可，不设置即为不显示
特殊：对于_id列默认是显示的，如果不显示需要明确设置为0
db.stu.find({},{_id:0,name:1,gender:1})11.排序
方法sort()，用于对结果集进行排序
语法：db.集合名称.find().sort({字段:1,...})
①参数1为升序排列
②参数-1为降序排列
例18：根据性别降序，再根据年龄升序
db.stu.find().sort({gender:-1,age:1})12.统计个数
方法count()用于统计结果集中文档条数
语法：
db.集合名称.find({条件}).count()也可以与为
db.集合名称.count({条件})例19：统计男生人数
db.stu.find({gender:1}).count()例20：统计年龄大于20的男生人数
db.stu.count({age:{$gt:20},gender:1})13.消除重复
方法distinct()对数据进行去重
语法：
db.集合名称.distinct('去重字段',{条件})例21:查找年龄大于18的性别（去重）
db.stu.distinct('gender',{age:{$gt:18}})聚合 aggregate
1.聚合(aggregate)
主要用于计算数据，类似sql中的sum()、avg()
语法：
db.集合名称.aggregate([{管道:{表达式}}])2.管道
管道在Unix和Linux中一般用于将当前命令的输出结果作为下一个命令的输入
ps ajx | grep mongo 在mongodb中，管道具有同样的作用，文档处理完毕后，通过管道进行下一次处理
常用管道：
$group：将集合中的文档分组，可用于统计结果
$match：过滤数据，只输出符合条件的文档
$project：修改输入文档的结构，如重命名、增加、删除字段、创建计算结果
$sort：将输入文档排序后输出
$limit：限制聚合管道返回的文档数
$skip：跳过指定数量的文档，并返回余下的文档
$unwind：将数组类型的字段进行拆分
表达式
处理输入文档并输出
语法：表达式:'$列名'
$sum：计算总和，$sum:1同count表示计数
$avg：计算平均值
$min：获取最小值
$max：获取最大值
$push：在结果文档中插入值到一个数组中
$first：根据资源文档的排序获取第一个文档数据
$last：根据资源文档的排序获取最后一个文档数据
3.$group
将集合中的文档分组，可用于统计结果
_id表示分组的依据，使用某个字段的格式为'$字段'
例22：统计男生、女生的总人数
db.stu.aggregate([{$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}}]) Group by null
将集合中所有文档分为一组
例23：求学生总人数、平均年龄
db.stu.aggregate([{$group:{_id:null,counter:{$sum:1},avgAge:{$avg:'$age'} }}]) 透视数据
例24：统计学生性别及学生姓名
db.stu.aggregate([{$group:{_id:'$gender',name:{$push:'$name'}}}])使用$$ROOT可以将文档内容加入到结果集的数组中，代码如下
db.stu.aggregate([{$group:{_id:'$gender',name:{$push:'$$ROOT'}}}])4.$match
用于过滤数据，只输出符合条件的文档
使用MongoDB的标准查询操作
例25：查询年龄大于20的学生
db.stu.aggregate([{$match:{age:{$gt:20}}}])例26：查询年龄大于20的男生、女生人数
db.stu.aggregate([{$match:{age:{$gt:20}}},{$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}}])5.$project
修改输入文档的结构，如重命名、增加、删除字段、创建计算结果
例27：查询学生的姓名、年龄
db.stu.aggregate([{$project:{_id:0,name:1,age:1}}])例28：查询男生、女生人数，输出人数
db.stu.aggregate([{$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},{$project:{_id:0,counter:1}}])6. $sort
将输入文档排序后输出
例29：查询学生信息，按年龄升序
b.stu.aggregate([{$sort:{age:1}}])例30：查询男生、女生人数，按人数降序
db.stu.aggregate([{$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},{$sort:{counter:-1}}])7. $limit，$skip
限制聚合管道返回的文档数
例31：查询2条学生信息
db.stu.aggregate([{$limit:2}]) $skip
跳过指定数量的文档，并返回余下的文档
例32：查询从第3条开始的学生信息
db.stu.aggregate([{$skip:2}]) 例33：统计男生、女生人数，按人数升序，取第二条数据
db.stu.aggregate( [{$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}}, {$sort:{counter:1}}, {$skip:1}, {$limit:1}])
注意顺序：先写skip，再写limit
8. $unwind
将文档中的某一个数组类型字段拆分成多条，每条包含数组中的一个值
语法1：对某字段值进行拆分
db.集合名称.aggregate([{$unwind:'$字段名称'}])构造数据
db.t2.insert({_id:1,item:'t-shirt',size:['S','M','L']})查询
db.t2.aggregate([{$unwind:'$size'}]) 语法2：对某字段值进行拆分
处理空数组、非数组、无字段、null情况
db.inventory.aggregate([{ $unwind:{ path:'$字段名称', preserveNullAndEmptyArrays:<boolean>#防止数据丢失 }}])构造数据
db.t3.insert(
[{ "_id" : 1, "item" : "a", "size": [ "S", "M", "L"] },
{ "_id" : 2, "item" : "b", "size" : [ ] },
{ "_id" : 3, "item" : "c", "size": "M" },
{ "_id" : 4, "item" : "d" },
{"_id" : 5, "item" : "e", "size" : null }]
)使用语法1查询
db.t3.aggregate([{$unwind:'$size'}]) 查看查询结果，发现对于空数组、无字段、null的文档，都被丢弃了
问：如何能不丢弃呢？
答：使用语法2查询
db.t3.aggregate([{$unwind:{path:'$sizes',preserveNullAndEmptyArrays:true}}])安全
1.超级管理员
为了更安全的访问mongodb，需要访问者提供用户名和密码，于是需要在mongodb中创建用户
采用了角色-用户-数据库的安全管理方式
常用系统角色如下：
root：只在admin数据库中可用，超级账号，超级权限
Read：允许用户读取指定数据库
readWrite：允许用户读写指定数据库
创建超级管理用户
use admindb.createUser({
user:'admin',
pwd:'123',
roles:[{role:'root',db:'admin'}]
})2.启用安全认证
修改配置文件
sudo vi /etc/mongod.conf 启用身份验证
注意：keys and values之间一定要加空格, 否则解析会报错
security: authorization: enabled重启服务
sudo service mongod stop
sudo service mongod start终端连接
mongo -u 'admin' -p '123' --authenticationDatabase 'admin'3.普通用户管理
使用超级管理员登录，然后进入用户管理操作
查看当前数据库的用户
use test1show users创建普通用户
db.createUser({
user:'t1', pwd:'123', roles:[{role:'readWrite',db:'test1'}]
})终端连接
mongo -u t1 -p 123 --authenticationDatabase test1切换数据库，执行命令查看效果
修改用户：可以修改pwd、roles属性
db.updateUser('t1',{pwd:'456'})复制（副本集）
1.什么是复制
①复制提供了数据的冗余备份，并在多个服务器上存储数据副本，提高了数据的可用性，并可以保证数据的安全性
②复制还允许从硬件故障和服务中断中恢复数据
2.为什么要复制
①数据备份
②数据灾难恢复
③读写分离
④高（24* 7）数据可用性
⑤无宕机维护
⑥副本集对应用程序是透明
3.复制的工作原理
①复制至少需要两个节点A、B...
②A是主节点，负责处理客户端请求
③其余的都是从节点，负责复制主节点上的数据
④节点常见的搭配方式为：一主一从、一主多从
⑤主节点记录在其上的所有操作，从节点定期轮询主节点获取这些操作，然后对自己的数据副本执行这些操作，从而保证从节点的数据与主节点一致
⑥主节点与从节点进行数据交互保障数据的一致性
4.复制的特点
①N 个节点的集群
②任何节点可作为主节点
③所有写入操作都在主节点上
④自动故障转移
⑤自动恢复
5.设置复制节点
接下来的操作需要打开多个终端窗口，而且可能会连接多台ubuntu主机，会显得有些乱，建议在xshell中实现
step1:创建数据库目录t1、t2
在Desktop目录下演示，其它目录也可以，注意权限即可
mkdir t1mkdir t2step2:使用如下格式启动mongod，注意replSet的名称是一致的
mongod --bind_ip 192.168.196.128 --port 27017
--dbpath ~/Desktop/t1 --replSet
rs0mongod --bind_ip 192.168.196.128 --port 27018
--dbpath ~/Desktop/t2 --replSet rs0step3:连接主服务器，此处设置192.168.196.128:27017为主服务器
mongo --host 192.168.196.128 --port 27017step4:初始化
rs.initiate()step5:查看当前状态
rs.status()step6:添加复本集
rs.add('192.168.196.128:27018')step7:连接第二个mongo服务
mongo --host 192.168.196.128 --port 27018step8:向主服务器中插入数据
use test1for(i=0;i<10;i++){
db.t1.insert({_id:i})
}
db.t1.find()step9:在从服务器中插查询
说明：如果在从服务器上进行读操作，需要设置rs.slaveOk()
rs.slaveOk()db.t1.find()其它说明
删除从节点
rs.remove('192.168.196.128:27018')关闭主服务器后，再重新启动，会发现原来的从服务器变为了主服务器，新启动的服务器（原来的从服务器）变为了从服务器
备份和恢复
1.备份
语法：
mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory -h：服务器地址，也可以指定端口号
-d：需要备份的数据库名称
-o：备份的数据存放位置，此目录中存放着备份出来的数据
例1：
sudo mkdir test1bak
sudo mongodump -h 192.168.196.128:27017 -d test1 -o ~/Desktop/test1bak2.恢复
语法：
mongorestore -h dbhost -d dbname --dir dbdirectory -h：服务器地址
-d：需要恢复的数据库实例
--dir：备份数据所在位置
例2：
mongorestore -h 192.168.196.128:27017 -d test2 --dir ~/Desktop/test1bak/test1与python交互
1.点击查看官方文档：http://api.mongodb.org/python/current/tutorial.html
2.安装python包
进入虚拟环境
sudo pip install pymongo或源码安装
python setup.py引入包pymongo
import pymongo连接，创建客户端
client = pymongo.MongoClient("localhost", 27017)获得数据库test1
db = client.test1获得集合stu
stu = db.stu添加文档
s1 = {name:'gj',age:18}
s1_id = stu.insert_one(s1).inserted_id查找一个文档
s2 = stu.find_one()查找多个文档1
for cur in stu.find():
print cur查找多个文档2
cur = stu.find()cur.next()cur.next()cur.next()获取文档个数
print stu.count()