MongoDB 教程

Created: September-22, 2018

MongoDB 是一個面向文件的 NoSQL 資料庫，用於大容量資料儲存。在本教程中，你將學習如何訪問 Mongodb 以及它的一些重要功能，如索引，正規表示式，分片資料等。

MongoDB 是一個在 2000 年代中期出現的資料庫。它屬於 NoSQL 資料庫的範疇。

什麼是 MongoDB

MongoDB 是一個文件資料庫。每個資料庫都包含集合，而集合又包含文件。每個文件可以具有不同數量的欄位。每個文件的大小和內容可以彼此不同。
文件結構更符合開發人員在各自的程式語言中構建類和物件的方式。開發人員經常會說他們的類不是行和列，而是具有鍵值對的清晰結構。
如 NoSQL 資料庫的介紹中所示，行（或 MongoDB 中所說的文件）不需要事先定義模式。相反，可以動態建立欄位。
MongoDB 中可用的資料模型允許你更輕鬆地表示層次關係，儲存陣列和其他更復雜的結構。
可伸縮性 - MongoDB 環境具有很高的可擴充套件性。世界各地的公司都定義了叢集，其中一些叢集執行著 100 多個節點，資料庫中有大約數百萬個文件

下面的示例顯示瞭如何在 MongoDB 中建模文件。

MongoDB 新增了_id 欄位，以唯一標識集合中的文件。
你可以注意到，RDBMS 中的訂單資料（訂單 ID、產品和數量）通常儲存在單獨的表中，而在 MongoDB 中，它實際上作為嵌入文件儲存在集合本身中。這是 MongoDB 中資料建模方式的主要區別之一。

{
    _id : <objectId> ,
    CustomerName : Guru99 ,
    Order:
    		{
    			OrderID: 111 
    			Product: ProductA 
    			Quantity: 5
    		}
}

NoSQL 意味著什麼

NoSQL 不是關聯式資料庫。它提供了更大的靈活性，因為所有記錄都不受整個表中定義的相同列名和型別的限制。下面的例子將更好地瞭解 NoSQL 是什麼。

以下 2 個表是 Customer 表和 Order 表的簡單示例，其中 Customer 表通過關係連結到 Order 表。

客戶表

客戶 ID	客戶名稱	訂單 ID
11	Tastones	111
22	特雷弗史密斯	222
33	妮可	333

訂單表

訂單 ID	產品	數量
111	ProductA	5
222	ProductB	8
333	ProductC	10

在 NoSQL 中，表可能看起來像下面所示的表

客戶表

CustomerID 11	CustomerName Guru99	OrderID 111	City US
CustomerID 22	CustomerName Trevor Smith	OrderID 222	Status Privilege
CustomerID 33	CustomerName Nicole	OrderID 333	Status Privilege

訂單表

OrderID 111	Product ProductA	Quantity 5	Shipment Date 22-Mar-15
OrderID 222	Product ProductB	Quantity 8
OrderID 333	Product ProductC	Quantity 10

你將立即注意到的第一件事是你沒有定義特殊列名的列，而是每個欄位都有一個鍵值對。
你會注意到在客戶的表中，前 3 個鍵對於所有 3 行是相同的，但第 4 個鍵（City 和 Status）對於前 2 行是不同的，不適用於第 3 行。
同樣，在 Orders 表中，第 2 行和第 3 行沒有為 4 列（裝運日期）定義的值。

這就是 NoSQL 如此特殊和獨特，也非常靈活的原因。在我們充滿活力且不斷變化的技術世界中，企業主現在需要更快的軟體解決方案週轉時間。

通過使用 NoSQL 資料庫等靈活的資料庫，我們可以灌輸更快的週轉時間，因為我們在定義資料的方式上具有更大的靈活性和更少的約束。

想象一下，在為關聯式資料庫中的現有表新增或編輯列所花費的時間與在 NoSQL 資料庫中新增相同數量所需的工作量相比。

MongoDB 中的常用術語

以下是 MongoDB 中使用的一些常用術語

_id - 這是每個 MongoDB 文件中都需要的欄位。 _id 欄位表示 MongoDB 文件中的唯一值。 _id 欄位就像文件的主鍵。如果你建立一個沒有_id 欄位的新文件，MongoDB 將自動建立該欄位。因此，例如，如果我們看到上述客戶表的示例，Mongo DB 將為集合中的每個文件新增一個 24 位唯一識別符號。

_Id	客戶 ID	客戶名稱	訂單 ID
563479cc8a8a4246bd27d784	11	Tastones	111
563479cc7a8a4246bd47d784	22	特雷弗史密斯	222
563479cc9a8a4246bd57d784	33	妮可	333

Collection - 這是一組 MongoDB 文件。集合相當於在任何其他 RDMS（如 Oracle 或 MS SQL）中建立的表。集合存在於單個資料庫中。從引言集中看，不強制執行任何型別的結構。
Cursor - 這是一個指向查詢結果集的指標。客戶端可以遍歷遊標以檢索結果。
資料庫 - 這是 RDMS 中的集合的容器，其中它是表的容器。每個資料庫都在檔案系統上獲得自己的一組檔案。MongoDB 伺服器可以儲存多個資料庫。
文件 - MongoDB 集合中的記錄基本上稱為文件。該文件又由欄位名稱和值組成。
欄位 - 文件中的名稱 - 值對。文件包含零個或多個欄位。欄位類似於關聯式資料庫中的列。
JSON - 這被稱為 JavaScript 物件表示法。這是一種用於表達結構化資料的人類可讀的純文字格式。許多程式語言目前支援 JSON。

我們再強調一遍，_id 欄位與普通集合欄位之間的主要區別。 _id 欄位用於唯一標識集合中的文件，並在建立集合時由 MongoDB 自動新增。

為什麼要使用 MongoDB

以下是為什麼應該開始使用 MongoDB 的幾個原因

面向文件 - 由於 MongoDB 是 NoSQL 型別的資料庫，它不是以關係型別格式儲存資料，而是將資料儲存在文件中。這使得 MongoDB 非常靈活，能夠適應真實的商業環境和要求。
即席查詢 - MongoDB 支援按欄位，範圍查詢和正規表示式搜尋進行搜尋。可以進行查詢以返回文件中的特定欄位。
索引 - 可以建立索引以提高 MongoDB 中的搜尋效能。可以索引 MongoDB 文件中的任何欄位。
複製 - MongoDB 可以為副本集提供高可用性。副本集由兩個或多個 mongo 資料庫例項組成。每個副本整合員可以隨時以主副本副本的角色執行。主副本是主伺服器，它與客戶端互動並執行所有讀/寫操作。輔助副本使用內建複製維護主資料的副本。當主副本失敗時，副本集會自動切換到輔助副本，然後它將成為主伺服器。
負載平衡 - MongoDB 使用分片的概念通過在多個 MongoDB 例項之間拆分資料來水平擴充套件。MongoDB 可以執行在多個伺服器上，平衡負載和/或複製資料，以便在硬體發生故障時保持系統正常執行。

資料建模

正如我們在 簡介 部分中看到的那樣,MongoDB 中的資料具有靈活的模式。與[SQL](/ sql.html)資料庫不同，在插入資料之前必須先宣告表的模式,MongoDB 的集合不會強制執行文件結構。這種靈活性使 MongoDB 如此強大。

在 Mongo 中建模資料時，請記住以下事項

應用程式的需求是什麼 - 檢視應用程式的業務需求，並檢視應用程式所需的資料和資料型別。在此基礎上，確保相應地確定文件的結構。
什麼是資料檢索模式 - 如果你預見到查詢使用量很大，那麼請考慮在資料模型中使用索引來提高查詢效率。
資料庫中是否經常發生插入，更新和刪除 - 如果資料建模設計需要，請重新考慮使用索引或合併分片，以提高整個 MongoDB 環境的效率。

MongoDB 和 RDBMS 之間的區別

以下是 MongoDB 和 RDBMS 之間的一些關鍵術語差異

RDBMS	MongoDB 的	區別
表	採集	在 RDBMS 中，表包含用於儲存資料的列和行，而在 MongoDB 中，這種結構稱為集合。該集合包含文件，而文件又包含欄位，而欄位又是鍵值對。
行	檔案	在 RDBMS 中，該行表示表中的單個隱式結構化資料項。在 MongoDB 中，資料儲存在文件中。
柱	領域	在 RDBMS 中，列表示一組資料值。MongoDB 中的這些被稱為 Fields。
加盟	嵌入式檔案	在 RDBMS 中，資料有時會分佈在各種表中，為了顯示所有資料的完整檢視，有時會在表之間形成連線以獲取資料。在 MongoDB 中，資料通常儲存在單個集合中，但使用嵌入式文件分隔。所以在 Mongodb 中沒有連線的概念。

除了術語差異外，下面還顯示了一些其他差異

已知關聯式資料庫用於實施資料完整性。這不是 MongoDB 中的明確要求。
RDBMS 首先要求資料被規範化，以便它可以防止孤立記錄和重複規範化資料然後需要更多的表，這將導致更多的表連線，因此需要更多鍵和索引。

隨著資料庫開始增長，效能可能開始成為一個問題。同樣，這不是 MongoDB 中的明確要求。MongoDB 非常靈活，不需要首先對資料進行規範化。