MongoDB技术沙龙之：MongoDB 概念解析

￡神魔★判官ぃ 2022-01-21 09:49 240阅读 0赞

下面针对MongoDB的一些基本概念做简要解析，请大家多多参考！！！

# MongoDB 概念解析 #

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：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>SQL术语/概念</th> 
   <th>MongoDB术语/概念</th> 
   <th>解释/说明</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>database</td> 
   <td>database</td> 
   <td>数据库</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>table</td> 
   <td>collection</td> 
   <td>数据库表/集合</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>row</td> 
   <td>document</td> 
   <td>数据记录行/文档</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>column</td> 
   <td>field</td> 
   <td>数据字段/域</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>index</td> 
   <td>index</td> 
   <td>索引</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>table joins</td> 
   <td>&nbsp;</td> 
   <td>表连接,MongoDB不支持</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>primary key</td> 
   <td>primary key</td> 
   <td>主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

通过下图实例，我们也可以更直观的了解Mongo中的一些概念：

![Figure-1-Mapping-Table-to-Collection-1.png][]

--------------------

## 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。

$ ./mongo
    MongoDB shell version: 3.0.6
    connecting to: test
    > show dbs
    local  0.078GB
    test   0.078GB
    >

执行 **"db"** 命令可以显示当前数据库对象或集合。

$ ./mongo
    MongoDB shell version: 3.0.6
    connecting to: test
    > 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
    >

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。

--------------------

## 文档(Document) ##

文档是一组键值(key-value)对(即 BSON)。MongoDB 的文档不需要设置相同的字段，并且相同的字段不需要相同的数据类型，这与关系型数据库有很大的区别，也是 MongoDB 非常突出的特点。

一个简单的文档例子如下：

{"site":"www.runoob.com", "name":"dyq1995教程"}

下表列出了 RDBMS 与 MongoDB 对应的术语：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>RDBMS</th> 
   <th>MongoDB</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数据库</td> 
   <td>数据库</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>表格</td> 
   <td>集合</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>行</td> 
   <td>文档</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>列</td> 
   <td>字段</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>表联合</td> 
   <td>嵌入文档</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>主键</td> 
   <td>主键 (MongoDB 提供了 key 为 _id )</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th colspan="2">数据库服务和客户端</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Mysqld/Oracle</td> 
   <td>mongod</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>mysql/sqlplus</td> 
   <td>mongo</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

需要注意的是：

1.  文档中的键/值对是有序的。
2.  文档中的值不仅可以是在双引号里面的字符串，还可以是其他几种数据类型（甚至可以是整个嵌入的文档)。
3.  MongoDB区分类型和大小写。
4.  MongoDB的文档不能有重复的键。
5.  文档的键是字符串。除了少数例外情况，键可以使用任意UTF-8字符。

文档键命名规范：

*  键不能含有\\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
 *  .和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。
 *  以下划线"\_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。

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## 集合 ##

集合就是 MongoDB 文档组，类似于 RDBMS （关系数据库管理系统：Relational Database Management System)中的表格。

集合存在于数据库中，集合没有固定的结构，这意味着你在对集合可以插入不同格式和类型的数据，但通常情况下我们插入集合的数据都会有一定的关联性。

比如，我们可以将以下不同数据结构的文档插入到集合中：

{"site":"www.baidu.com"}
    {"site":"www.google.com","name":"Google"}
    {"site":"www.runoob.com","name":"dyq1995","num":5}

当第一个文档插入时，集合就会被创建。

### 合法的集合名 ###

*  集合名不能是空字符串""。
 *  集合名不能含有\\0字符（空字符)，这个字符表示集合名的结尾。
 *  集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。
 *  用户创建的集合名字不能含有保留字符。有些驱动程序的确支持在集合名里面包含，这是因为某些系统生成的集合中包含该字符。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。

如下实例：

db.col.findOne()

### capped collections ###

Capped collections 就是固定大小的collection。

它有很高的性能以及队列过期的特性(过期按照插入的顺序). 有点和 "RRD" 概念类似。

Capped collections 是高性能自动的维护对象的插入顺序。它非常适合类似记录日志的功能和标准的 collection 不同，你必须要显式的创建一个capped collection，指定一个 collection 的大小，单位是字节。collection 的数据存储空间值提前分配的。

Capped collections 可以按照文档的插入顺序保存到集合中，而且这些文档在磁盘上存放位置也是按照插入顺序来保存的，所以当我们更新Capped collections 中文档的时候，更新后的文档不可以超过之前文档的大小，这样话就可以确保所有文档在磁盘上的位置一直保持不变。

由于 Capped collection 是按照文档的插入顺序而不是使用索引确定插入位置，这样的话可以提高增添数据的效率。MongoDB 的操作日志文件 oplog.rs 就是利用 Capped Collection 来实现的。

要注意的是指定的存储大小包含了数据库的头信息。

db.createCollection("mycoll", {capped:true, size:100000})

*  在 capped collection 中，你能添加新的对象。
 *  能进行更新，然而，对象不会增加存储空间。如果增加，更新就会失败 。
 *  使用 Capped Collection 不能删除一个文档，可以使用 drop() 方法删除 collection 所有的行。
 *  删除之后，你必须显式的重新创建这个 collection。
 *  在32bit机器中，capped collection 最大存储为 1e9( 1X109)个字节。

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## 元数据 ##

数据库的信息是存储在集合中。它们使用了系统的命名空间：

dbname.system.*

在MongoDB数据库中名字空间 <dbname>.system.\* 是包含多种系统信息的特殊集合(Collection)，如下:

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>集合命名空间</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>dbname.system.namespaces</td> 
   <td>列出所有名字空间。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>dbname.system.indexes</td> 
   <td>列出所有索引。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>dbname.system.profile</td> 
   <td>包含数据库概要(profile)信息。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>dbname.system.users</td> 
   <td>列出所有可访问数据库的用户。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>dbname.local.sources</td> 
   <td>包含复制对端（slave）的服务器信息和状态。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

对于修改系统集合中的对象有如下限制。

在\{ \{system.indexes\}\}插入数据，可以创建索引。但除此之外该表信息是不可变的(特殊的drop index命令将自动更新相关信息)。

\{ \{system.users\}\}是可修改的。 \{ \{system.profile\}\}是可删除的。

--------------------

## MongoDB 数据类型 ##

下表为MongoDB中常用的几种数据类型。

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>数据类型</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>String</td> 
   <td>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Integer</td> 
   <td>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Boolean</td> 
   <td>布尔值。用于存储布尔值（真/假）。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Double</td> 
   <td>双精度浮点值。用于存储浮点值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Min/Max keys</td> 
   <td>将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Array</td> 
   <td>用于将数组或列表或多个值存储为一个键。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Timestamp</td> 
   <td>时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Object</td> 
   <td>用于内嵌文档。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Null</td> 
   <td>用于创建空值。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Symbol</td> 
   <td>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Date</td> 
   <td>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。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Object ID</td> 
   <td>对象 ID。用于创建文档的 ID。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Binary Data</td> 
   <td>二进制数据。用于存储二进制数据。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Code</td> 
   <td>代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>Regular expression</td> 
   <td>正则表达式类型。用于存储正则表达式。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

下面说明下几种重要的数据类型。

### ObjectId ###

ObjectId 类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含义是：

*  前 4 个字节表示创建 **unix** 时间戳,格林尼治时间 **UTC** 时间，比北京时间晚了 8 个小时
 *  接下来的 3 个字节是机器标识码
 *  紧接的两个字节由进程 id 组成 PID
 *  最后三个字节是随机数

![2875754375-5a19268f0fd9b_articlex.jpeg][]

MongoDB 中存储的文档必须有一个 \_id 键。这个键的值可以是任何类型的，默认是个 ObjectId 对象

由于 ObjectId 中保存了创建的时间戳，所以你不需要为你的文档保存时间戳字段，你可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间：

> var newObject = ObjectId()
    > newObject.getTimestamp()
    ISODate("2017-11-25T07:21:10Z")

ObjectId 转为字符串

> newObject.str
    5a1919e63df83ce79df8b38f

### 字符串 ###

**BSON 字符串都是 UTF-8 编码。**

### 时间戳 ###

BSON 有一个特殊的时间戳类型用于 MongoDB 内部使用，与普通的 日期 类型不相关。 时间戳值是一个 64 位的值。其中：

*  前32位是一个 time\_t 值（与Unix新纪元相差的秒数）
 *  后32位是在某秒中操作的一个递增的`序数`

在单个 mongod 实例中，时间戳值通常是唯一的。

在复制集中， oplog 有一个 ts 字段。这个字段中的值使用BSON时间戳表示了操作时间。

> BSON 时间戳类型主要用于 MongoDB 内部使用。在大多数情况下的应用开发中，你可以使用 BSON 日期类型。

### 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("2019-06-04T15:00:45.479Z")
    > 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 2019 14:58:51 GMT+0000 (UTC) 
    > typeof mydate1str
    string

或者

> Date()
    Sun Mar 04 2019 15:02:59 GMT+0000 (UTC)

[Figure-1-Mapping-Table-to-Collection-1.png]: /images/20220121/19b61d25b8bb42bf89beb5f414c4e45b.png
[2875754375-5a19268f0fd9b_articlex.jpeg]: /images/20220121/2d2e6a2d1f9448a38f7d5c935bcef8b1.png