原标题：万字干货：MongoDB 基础浅谈
万字干货：MongoDB 基础浅谈
作者：hazenweng，腾讯 QQ 音乐后台开发工程师
MongoDB 作为一款优秀的基于分布式文件存储的 NoSQL 数据库，在业界有着广泛的应用。下文对 MongoDB 的一些基础概念进行简单介绍。
1 MongoDB 特点
- 面向集合存储：MongoDB 是面向集合的，数据以 collection 分组存储。每个 collection 在数据库中都有唯一的名称。
- 模式自由：集合的概念类似 MySQL 里的表，但它不需要定义任何模式。
- 结构松散：对于存储在数据库中的文档，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，不同结构的文档可以存在同一个 collection 里。
- 高效的二进制存储：存储在集合中的文档，是以键值对的形式存在的。键用于唯一标识一个文档，一般是 ObjectId 类型，值是以 BSON 形式存在的。BSON = Binary JSON， 是在 JSON 基础上加了一些类型及元数据描述的格式。
- 支持索引：可以在任意属性上建立索引，包含内部对象。MongoDB 的索引和 MySQL 的索引基本一样，可以在指定属性上创建索引以提高查询的速度。除此之外，MongoDB 还提供创建基于地理空间的索引的能力。
- 支持 mapreduce：通过分治的方式完成复杂的聚合任务。
- 支持 failover：通过主从复制机制，可以实现数据备份、故障恢复、读扩展等功能。基于复制集的复制机制提供了自动故障恢复的功能，确保了集群数据不会丢失。
- 支持分片：MongoDB 支持集群自动切分数据，可以使集群存储更多的数据，实现更大的负载，在数据插入和更新时，能够自动路由和存储。
- 支持存储大文件：MongoDB 中 BSON 对象最大不能超过 16 MB。对于大文件的存储，BSON 格式无法满足。GridFS 机制提供了一个存储大文件的机制，可以将一个大文件分割成为多个较小的文档进行存储。
- database: 数据库。
- collection: 数据集合，相当于 MySQL 的 table。
- document: 数据记录行，相当于 MySQL 的 row。
- field: 数据域，相当于 MySQL 的 column。
- index: 索引。
- primary key: 主键。
一个 MongoDB 实例可以创建多个 database。连接时如果没开启免认证模式的话，需要连接到 admin 库进行认证。如果开启免认证模式，若不指定 database 进行连接，默认连接一个叫 db 的数据库，该数据库存储在 data 目录中。通过 show dbs 命令可以查看所有的数据库。数据库名不能包含空字符。数据库名不能为空并且必须小于 64 个字符。
MongoDB 预留了几个特殊的 database。
- admin: admin 数据库主要是保存 root 用户和角色。例如，system.users 表存储用户，system.roles 表存储角色。一般不建议用户直接操作这个数据库。将一个用户添加到这个数据库，且使它拥有 admin 库上的名为 dbAdminAnyDatabase 的角色权限，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，比如关闭服务器。
- local: local 数据库是不会被复制到其他分片的，因此可以用来存储本地单台服务器的任意 collection。一般不建议用户直接使用 local 库存储任何数据，也不建议进行 CRUD 操作，因为数据无法被正常备份与恢复。
- config: 当 MongoDB 使用分片设置时，config 数据库可用来保存分片的相关信息。
一个 MongoDB 实例的数据结构如下图：
4 MongoDB 集合
MongoDB 集合存在于数据库中，没有固定的结构，可以往集合插入不同格式和类型的数据。集合不需要事先创建。当第一个文档插入，或者第一个索引创建时，集合就会被创建。集合名必须以下划线或者字母符号开始，并且不能包含 $，不能为空字符串（比如 “”），不能包含空字符，且不能以 system. 为前缀。
capped collection 是固定大小的集合，支持高吞吐的插入操作和查询操作。它的工作方式与循环缓冲区类似，当一个集合填满了被分配的空间，则通过覆盖最早的文档来为新的文档腾出空间。和标准的 collection 不同，capped collection 需要显式创建，指定大小，单位是字节。capped collection 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，所以更新 capped collection 中的文档，不可以超过之前文档的大小，以便确保所有文档在磁盘上的位置一直保持不变。
5 MongoDB 视图
万字干货：MongoDB 基础浅谈
作者：hazenweng，腾讯 QQ 音乐后台开发工程师
MongoDB 作为一款优秀的基于分布式文件存储的 NoSQL 数据库，在业界有着广泛的应用。下文对 MongoDB 的一些基础概念进行简单介绍。
1 MongoDB 特点
- 面向集合存储：MongoDB 是面向集合的，数据以 collection 分组存储。每个 collection 在数据库中都有唯一的名称。
- 模式自由：集合的概念类似 MySQL 里的表，但它不需要定义任何模式。
- 结构松散：对于存储在数据库中的文档，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，不同结构的文档可以存在同一个 collection 里。
- 高效的二进制存储：存储在集合中的文档，是以键值对的形式存在的。键用于唯一标识一个文档，一般是 ObjectId 类型，值是以 BSON 形式存在的。BSON = Binary JSON， 是在 JSON 基础上加了一些类型及元数据描述的格式。
- 支持索引：可以在任意属性上建立索引，包含内部对象。MongoDB 的索引和 MySQL 的索引基本一样，可以在指定属性上创建索引以提高查询的速度。除此之外，MongoDB 还提供创建基于地理空间的索引的能力。
- 支持 mapreduce：通过分治的方式完成复杂的聚合任务。
- 支持 failover：通过主从复制机制，可以实现数据备份、故障恢复、读扩展等功能。基于复制集的复制机制提供了自动故障恢复的功能，确保了集群数据不会丢失。
- 支持分片：MongoDB 支持集群自动切分数据，可以使集群存储更多的数据，实现更大的负载，在数据插入和更新时，能够自动路由和存储。
- 支持存储大文件：MongoDB 中 BSON 对象最大不能超过 16 MB。对于大文件的存储，BSON 格式无法满足。GridFS 机制提供了一个存储大文件的机制，可以将一个大文件分割成为多个较小的文档进行存储。
- database: 数据库。
- collection: 数据集合，相当于 MySQL 的 table。
- document: 数据记录行，相当于 MySQL 的 row。
- field: 数据域，相当于 MySQL 的 column。
- index: 索引。
- primary key: 主键。
一个 MongoDB 实例可以创建多个 database。连接时如果没开启免认证模式的话，需要连接到 admin 库进行认证。如果开启免认证模式，若不指定 database 进行连接，默认连接一个叫 db 的数据库，该数据库存储在 data 目录中。通过 show dbs 命令可以查看所有的数据库。数据库名不能包含空字符。数据库名不能为空并且必须小于 64 个字符。
MongoDB 预留了几个特殊的 database。
- admin: admin 数据库主要是保存 root 用户和角色。例如，system.users 表存储用户，system.roles 表存储角色。一般不建议用户直接操作这个数据库。将一个用户添加到这个数据库，且使它拥有 admin 库上的名为 dbAdminAnyDatabase 的角色权限，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，比如关闭服务器。
- local: local 数据库是不会被复制到其他分片的，因此可以用来存储本地单台服务器的任意 collection。一般不建议用户直接使用 local 库存储任何数据，也不建议进行 CRUD 操作，因为数据无法被正常备份与恢复。
- config: 当 MongoDB 使用分片设置时，config 数据库可用来保存分片的相关信息。
一个 MongoDB 实例的数据结构如下图：
4 MongoDB 集合
MongoDB 集合存在于数据库中，没有固定的结构，可以往集合插入不同格式和类型的数据。集合不需要事先创建。当第一个文档插入，或者第一个索引创建时，集合就会被创建。集合名必须以下划线或者字母符号开始，并且不能包含 $，不能为空字符串（比如 “”），不能包含空字符，且不能以 system. 为前缀。
capped collection 是固定大小的集合，支持高吞吐的插入操作和查询操作。它的工作方式与循环缓冲区类似，当一个集合填满了被分配的空间，则通过覆盖最早的文档来为新的文档腾出空间。和标准的 collection 不同，capped collection 需要显式创建，指定大小，单位是字节。capped collection 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，所以更新 capped collection 中的文档，不可以超过之前文档的大小，以便确保所有文档在磁盘上的位置一直保持不变。
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