1. MongoDB相关概念

1.1 业务应用场景

传统的关系型数据库（如MySQL），在数据操作的“三高”需求以及应对Web2.0的网站需求面前，显得力不从心。

解释：“三高”需求：

• High performance - 对数据库高并发读写的需求。
• Huge Storage - 对海量数据的高效率存储和访问的需求。
• High Scalability && High Availability- 对数据库的高可扩展性和高可用性的需求。

而MongoDB可应对“三高”需求。

具体的应用场景如：

1. 社交场景，使用 MongoDB 存储存储用户信息，以及用户发表的朋友圈信息，通过地理位置索引实现附近的人、地点等功能。
2. 游戏场景，使用 MongoDB 存储游戏用户信息，用户的装备、积分等直接以内嵌文档的形式存储，方便查询、高效率存储和访问。
3. 物流场景，使用 MongoDB 存储订单信息，订单状态在运送过程中会不断更新，以 MongoDB 内嵌数组的形式来存储，一次查询就能将
   订单所有的变更读取出来。
4. 物联网场景，使用 MongoDB 存储所有接入的智能设备信息，以及设备汇报的日志信息，并对这些信息进行多维度的分析。
5. 视频直播，使用 MongoDB 存储用户信息、点赞互动信息等。

这些应用场景中，数据操作方面的共同特点是：

1. 数据量大
2. 写入操作频繁（读写都很频繁）
3. 价值较低的数据，对事务性要求不高
   对于这样的数据，我们更适合使用MongoDB来实现数据的存储。

什么时候选择MongoDB

在架构选型上，除了上述的三个特点外，如果你还犹豫是否要选择它？可以考虑以下的一些问题：
应用不需要事务及复杂 join 支持
新应用，需求会变，数据模型无法确定，想快速迭代开发
应用需要2000-3000以上的读写QPS（更高也可以）
应用需要TB甚至 PB 级别数据存储
应用发展迅速，需要能快速水平扩展
应用要求存储的数据不丢失
应用需要99.999%高可用
应用需要大量的地理位置查询、文本查询
如果上述有1个符合，可以考虑 MongoDB，2个及以上的符合，选择 MongoDB 绝不会后悔。

思考：如果用MySQL呢？
答：相对MySQL，可以以更低的成本解决问题（包括学习、开发、运维等成本）

1.2 MongoDB简介

MongoDB是一个开源、高性能、无模式的文档型数据库，当初的设计就是用于简化开发和方便扩展，是NoSQL数据库产品中的一种。是最像关系型数据库（MySQL）的非关系型数据库。

它支持的数据结构非常松散，是一种类似于 JSON 的 格式叫BSON，所以它既可以存储比较复杂的数据类型，又相当的灵活。

MongoDB中的记录是一个文档，它是一个由字段和值对（field:value）组成的数据结构。MongoDB文档类似于JSON对象，即一个文档认为就是一个对象。字段的数据类型是字符型，它的值除了使用基本的一些类型外，还可以包括其他文档、普通数组和文档数组。

1.3 体系结构

MySQL和MongoDB对比

1.4 数据模型

MongoDB的最小存储单位就是文档(document)对象。文档(document)对象对应于关系型数据库的行。数据在MongoDB中以BSON（Binary-JSON）文档的格式存储在磁盘上。

BSON（Binary Serialized Document Format）是一种类json的一种二进制形式的存储格式，简称Binary JSON。BSON和JSON一样，支持内嵌的文档对象和数组对象，但是BSON有JSON没有的一些数据类型，如Date和BinData类型。

BSON采用了类似于 C 语言结构体的名称、对表示方法，支持内嵌的文档对象和数组对象，具有轻量性、可遍历性、高效性的三个特点，可以有效描述非结构化数据和结构化数据。这种格式的优点是灵活性高，但它的缺点是空间利用率不是很理想。

Bson中，除了基本的JSON类型：string,integer,boolean,double,null,array和object，mongo还使用了特殊的数据类型。这些类型包括date,object id,binary data,regular expression 和code。每一个驱动都以特定语言的方式实现了这些类型，查看你的驱动的文档来获取详细信息。
BSON数据类型参考列表

提示：

shell默认使用64位浮点型数值。{“x”：3.14}或{“x”：3}。对于整型值，可以使用NumberInt（4字节符号整数）或NumberLong（8字节符
号整数），{“x”:NumberInt(“3”)}{“x”:NumberLong(“3”)}

1.5 MongoDB的特点

MongoDB主要有如下特点：

1. 高性能：
   MongoDB提供高性能的数据持久性。特别是,对嵌入式数据模型的支持减少了数据库系统上的I/O活动。
   索引支持更快的查询，并且可以包含来自嵌入式文档和数组的键。（文本索引解决搜索的需求、TTL索引解决历史数据自动过期的需求、地理位置索引可用于构建各种 O2O 应用）
   mmapv1、wiredtiger、mongorocks（rocksdb）、in-memory 等多引擎支持满足各种场景需求。
   Gridfs解决文件存储的需求。
2. 高可用性：
   MongoDB的复制工具称为副本集（replica set），它可提供自动故障转移和数据冗余。
3. 高扩展性：
   MongoDB提供了水平可扩展性作为其核心功能的一部分。
   分片将数据分布在一组集群的机器上。（海量数据存储，服务能力水平扩展）
   从3.4开始，MongoDB支持基于片键创建数据区域。在一个平衡的集群中，MongoDB将一个区域所覆盖的读写只定向到该区域内的那些
   片。
4. 丰富的查询支持：
   MongoDB支持丰富的查询语言，支持读和写操作(CRUD)，比如数据聚合、文本搜索和地理空间查询等。
5. 其他特点：如无模式（动态模式）、灵活的文档模型、

2 单机部署

2.1 Windows系统中的安装启动

第一步：下载安装包
MongoDB 提供了可用于 32 位和 64 位系统的预编译二进制包，你可以从MongoDB官网下载安装，MongoDB 预编译二进制包下载地址：
https://www.mongodb.com/download-center#community

根据上图所示下载 zip 包。

提示：版本的选择：

MongoDB的版本命名规范如：x.y.z；

y为奇数时表示当前版本为开发版，如：1.5.2、4.1.13；

y为偶数时表示当前版本为稳定版，如：1.6.3、4.0.10；

z是修正版本号，数字越大越好。

详情：http://docs.mongodb.org/manual/release-notes/#release-version-numbers

第二步：解压安装启动
将压缩包解压到一个目录中。
在解压目录中，手动建立一个目录用于存放数据文件，如 data/db

方式1：命令行参数方式启动服务
在bin目录中打开命令行提示符，输入如下命令：

mongod --dbpath=..\data\db

我们在启动信息中可以看到，mongoDB的默认端口是27017，如果我们想改变默认的启动端口，可以通过--port来指定端口。
为了方便我们每次启动，可以将安装目录的bin目录设置到环境变量的path中， bin 目录下是一些常用命令，比如 mongod 启动服务用的，mongo 客户端连接服务用的。

方式2：配置文件方式启动服务
在解压目录中新建 config 文件夹，该文件夹中新建配置文件 mongod.conf ，内如参考如下：

storage:
    #The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is "\data\db" on Windows.
    dbPath: D:\02_Server\DBServer\mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1\data

详细配置项内容可以参考官方文档：https://docs.mongodb.com/manual/reference/configuration-options/

【注意】

1. 配置文件中如果使用双引号，比如路径地址，自动会将双引号的内容转义。如果不转义，则会报错：

error-parsing-yaml-config-file-yaml-cpp-error-at-line-3-column-15-unknown-escape-character-d

解决：
a. 对 \ 换成 / 或 \
b. 如果路径中没有空格，则无需加引号。

2. 配置文件中不能以Tab分割字段

解决：
将其转换成空格。
启动方式：

mongod -f ../config/mongod.conf
或
mongod --config ../config/mongod.conf

更多参数配置：

 systemLog:
     destination: file
     #The path of the log file to which mongod or mongos should send all diagnostic logging information
     path: "D:/02_Server/DBServer/mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1/log/mongod.log"
     logAppend: true
 storage:
     journal:
         enabled: true
     #The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is "/data/db".
     dbPath: "D:/02_Server/DBServer/mongodb-win32-x86_64-2008plus-ssl-4.0.1/data"
 net:
     #bindIp: 127.0.0.1
     port: 27017
 setParameter:
     enableLocalhostAuthBypass: false

2.2 Shell连接(mongo命令)

在命令提示符输入以下shell命令即可完成登陆

mongo
或
mongo --host=127.0.0.1 --port=27017

查看已经有的数据库

>show databases

退出mongodb

exit

更多参数可以通过帮助查看：

mongo --help

提示：
MongoDB javascript shell是一个基于javascript的解释器，故是支持js程序的。

2.3 Compass-图形化界面客户端

到MongoDB官网下载MongoDB Compass，

地址：https://www.mongodb.com/download-center/v2/compass?initial=true

如果是下载安装版，则按照步骤安装；如果是下载加压缩版，直接解压，执行里面的 MongoDBCompassCommunity.exe 文件即可。

在打开的界面中，输入主机地址、端口等相关信息，点击连接：

2.4 Linux系统中的安装启动和连接

目标：在Linux中部署一个单机的MongoDB，作为生产环境下使用。
提示：和Windows下操作差不多。

步骤如下：

1. 先到官网下载压缩包 mongod-linux-x86_64-4.0.10.tgz 。
2. 上传压缩包到Linux中，解压到当前目录：
   tar -xvf mongodb-linux-x86_64-4.0.10.tgz
3. 移动解压后的文件夹到指定的目录中：
   mv mongodb-linux-x86_64-4.0.10 /usr/local/mongodb
4. 新建几个目录，分别用来存储数据和日志：

#数据存储目录
mkdir -p /mongodb/single/data/db
#日志存储目录
mkdir -p /mongodb/single/log

5. 新建并修改配置文件
   vi /mongodb/single/mongod.conf
   配置文件的内容如下：

systemLog:
    #MongoDB发送所有日志输出的目标指定为文件
    # #The path of the log file to which mongod or mongos should send all diagnostic logging information
    destination: file
    #mongod或mongos应向其发送所有诊断日志记录信息的日志文件的路径
    path: "/mongodb/single/log/mongod.log"
    #当mongos或mongod实例重新启动时，mongos或mongod会将新条目附加到现有日志文件的末尾。
    logAppend: true
storage:
    #mongod实例存储其数据的目录。storage.dbPath设置仅适用于mongod。
    ##The directory where the mongod instance stores its data.Default Value is "/data/db".
    dbPath: "/mongodb/single/data/db"
    journal:
        #启用或禁用持久性日志以确保数据文件保持有效和可恢复。
        enabled: true
processManagement:
    #启用在后台运行mongos或mongod进程的守护进程模式。
    fork: true
net:
    #服务实例绑定的IP，默认是localhost
    bindIp: localhost,192.168.0.2
    #bindIp
    #绑定的端口，默认是27017
    port: 27017

6. 启动MongoDB服务

[root@bobohost single]# /usr/local/mongodb/bin/mongod -f /mongodb/single/mongod.conf
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 90384
child process started successfully, parent exiting

注意：
如果启动后不是 successfully ，则是启动失败了。原因基本上就是配置文件有问题。

通过进程来查看服务是否启动了：

[root@bobohost single]# ps -ef |grep mongod
root    90384   1   0   8月26   ?   00:02:13 /usr/local/mongdb/bin/mongod -f /mongodb/single/mongod.conf

7. 分别使用mongo命令和compass工具来连接测试。
   提示：如果远程连接不上，需要配置防火墙放行，或直接关闭linux防火墙

#查看防火墙状态
systemctl status firewalld
#临时关闭防火墙
systemctl stop firewalld
#开机禁止启动防火墙
systemctl disable firewalld

8. 停止关闭服务
   停止服务的方式有两种：快速关闭和标准关闭，下面依次说明：
   （一）快速关闭方法（快速，简单，数据可能会出错）
   目标：通过系统的kill命令直接杀死进程：
   杀完要检查一下，避免有的没有杀掉。

#通过进程编号关闭节点
kill -2 54410

【补充】
如果一旦是因为数据损坏，则需要进行如下操作（了解）：

1. 删除lock文件：
   rm -f /mongodb/single/data/db/*.lock
2. 修复数据：
   /usr/local/mongdb/bin/mongod --repair --dbpath=/mongodb/single/data/db

（二）标准的关闭方法（数据不容易出错，但麻烦）：
目标：通过mongo客户端中的shutdownServer命令来关闭服务
主要的操作步骤参考如下：

//客户端登录服务，注意，这里通过localhost登录，如果需要远程登录，必须先登录认证才行。
mongo --port 27017
//#切换到admin库
use admin
//关闭服务
db.shutdownServer()

3 基本常用命令

3.1 案例需求

存放文章评论的数据存放到MongoDB中，数据结构参考如下：
数据库：articledb

| 专栏文章评论 | comment | 1 | 2 |
| -------------- | ------- |
| 字段名称 | 字段含义 | 字段类型 | 备注 |
| _id | ID | ObjectId或String | Mongo的主键的字段 |
| articleid | 文章ID | String |
| content | 评论内容 | String |
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| createdatetime | 评论的日期时间 | Date |
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| state | 状态 | String | 0：不可见；1：可见 |
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