MongoDB 數(shù)據(jù)庫(kù)詳解，以及 MongoDB4.0版本的

MongoDB 簡(jiǎn)介

MongDB 是一款跨平臺(tái)，面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以實(shí)現(xiàn)高性能，高可用性，并且能夠輕松擴(kuò)展，是一個(gè)基于分布式文件存儲(chǔ)的開源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。在高負(fù)載的情況下，添加更多的節(jié)點(diǎn)，可以保證服務(wù)器性能。
MongoDB 也是一個(gè)介于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間的產(chǎn)品，是非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中功能最豐富，最像關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的。不采用關(guān)系模型主要是為了獲得更好的拓展性，MongoDB 不再有“行”(row)的概念，其運(yùn)行方式主要基于兩個(gè)概念：集合(collection)與文檔(document)。

MongoDB 的特點(diǎn)

• MongoDB 的特點(diǎn)包括面向集合存儲(chǔ)、模式自由、豐富的查詢語(yǔ)句和多級(jí)索引、復(fù)制集機(jī)制、易于水平拓展、可插入存儲(chǔ)引擎、跨平臺(tái)多語(yǔ)言支持等。
• MongoDB 安裝簡(jiǎn)單，提供了面向文檔存儲(chǔ)功能，操作起來(lái)比較容易上手。
• MongoDB 提供了復(fù)制、高可用性和自動(dòng)分片功能。如果負(fù)載增加（需要更多的存儲(chǔ)空間和更強(qiáng)的處理能力），它可以分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)上，這就是所謂的分片。
• Mongo 支持豐富的查詢表達(dá)式。查詢指令使用 JSON 形式的標(biāo)記，可輕易查詢文檔中內(nèi)嵌的對(duì)象及數(shù)組。
• MongoDB 支持各種編程語(yǔ)言：Ruby、Python、Java、C++、PHP、C# 等各種語(yǔ)言。

MongoDB 適用領(lǐng)域

MongoDB 可以為 Web 應(yīng)用提供可拓展的高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。MongoDB 主要適用領(lǐng)域有網(wǎng)站數(shù)據(jù)、分布式場(chǎng)景、數(shù)據(jù)緩存和 JSON 文檔格式存儲(chǔ)。適合大數(shù)據(jù)量、高并發(fā)、弱事務(wù)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，其內(nèi)置的水平拓展機(jī)制提供了從幾百萬(wàn)到十億級(jí)別的數(shù)據(jù)處理能力，可以很好地滿足 Web2.0 和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。

MongoDB 4.0 的安裝

MongoDB 提供了 Linux 平臺(tái)上的安裝包，可以從官方網(wǎng)站 http://www.mongodb.org/downloads 下載。本次我們選擇使用最新版 MongoDB4.0 來(lái)安裝并實(shí)驗(yàn)。

• 下載 MongoDB4.0 軟件包

  wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-4.0.0.tgz
  tar zxvf mongodb-linux-x86_64-4.0.0.tgz -C /opt
  mv /opt/mongodb-linux-x86_64-4.0.0/ /usr/local/mongodb

• 創(chuàng)建MongoDB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)目錄，日志存儲(chǔ)目錄，配置文件

  # mkdir /data/mongodb1
  # mkdir /data/logs/mongodb
  # touch /data/logs/mongodb/mongodb1.log
  # chmod -R 777 /data/logs/mongodb/mongodb1.log
  # vim /usr/local/mongodb/mongodb1.conf  //添加下面的行
  dbpath=/data/mongodb1    #數(shù)據(jù)存儲(chǔ)目錄
  logpath=/data/logs/mongodb/mongodb1.log    #日志文件
  port=27017    #默認(rèn)服務(wù)器端口
  logappend=true    #使用追加方式寫日志
  fork=true    #后臺(tái)運(yùn)行
  maxConns=5000  #最大同時(shí)連接數(shù)，默認(rèn)2000
  storageEngine=mmapv1    #指定存儲(chǔ)引擎為內(nèi)存映射文件

設(shè)置內(nèi)核參數(shù)

echo 0 > /proc/sys/vm/zone_reclaim_mode
sysctl -w vm.zone_reclaim_mode=0    #永久設(shè)置
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag

• 設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境變量，方便使用

  echo 'export MONGODB_HOME=/usr/local/mongodb' >> /etc/profile
  echo 'export PATH=$PATH:$MONGODB_HOME/bin' >> /etc/profile
  source /etc/profile

• 啟動(dòng) mongodb 服務(wù)進(jìn)程，查看端口（默認(rèn)27017）

  mongod --config /usr/local/mongodb/mongodb1.conf  #開啟MongoDB
  mongod --config /usrlocal/mongodb/mongodb1.conf --shutdown  #停止MongoDB
  netstat -ntap | grep mongod
  mongo --port 27017
  # 進(jìn)入mongo數(shù)據(jù)庫(kù)，若是不指定端口默認(rèn)進(jìn)27017端口

• 創(chuàng)建多實(shí)例
  在單臺(tái)服務(wù)器資源充分的情況下，可以使用多實(shí)例，以便充分使用服務(wù)器資源（只需要修改數(shù)據(jù)存儲(chǔ)目錄、日志文件及端口號(hào)并創(chuàng)建相應(yīng)目錄即可）

  cd /usr/local/mongodb/
  cp mongodb1.conf mongodb2.conf
  vim mongodb2.conf   #修改如下
  # dbpath=/data/mongodb2    #數(shù)據(jù)存儲(chǔ)目錄
  # logpath=/data/logs/mongodb/mongodb2.log    #日志文件
  # port=27018    #默認(rèn)服務(wù)器端口
  # logappend=true    #使用追加方式寫日志
  # fork=true    #后臺(tái)運(yùn)行
  # maxConns=5000  #最大同時(shí)連接數(shù)，默認(rèn)2000
  # storageEngine=mmapv1    #指定存儲(chǔ)引擎為內(nèi)存映射文件
  mkdir /data/mongodb2
  touch /data/logs/mongodb/mongodb2.log
  chmod -R 777 /data/logs/mongodb/mongodb2.log
  mongod --config /usr/local/mongodb/mongodb2.conf  #開啟多實(shí)例

MongoDB 邏輯存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

MongoDB 的邏輯結(jié)構(gòu)主要由文檔（document）、集合（collection）和數(shù)據(jù)庫(kù)（database）三部分組成。其中文檔是 MongoDB 的核心概念，它是 MongoDB 邏輯存儲(chǔ)的最小單元，相當(dāng)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的一行記錄，多個(gè)文檔組成集合，集合相當(dāng)于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的表的概念，多個(gè)幾個(gè)組成數(shù)據(jù)庫(kù)。

MongoDB 基本操作

• 登錄、退出

  #本地登錄（默認(rèn)實(shí)例端口號(hào)：--port=27017，可以不寫）
  > mongo
  #登錄遠(yuǎn)程主機(jī)的實(shí)例
  > mongo --host 192.168.1.2 --port =27017
  #退出MongoDB
  > exit

• 數(shù)據(jù)庫(kù)操作

  #創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)（如果數(shù)據(jù)庫(kù)不存在，則創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，否則切換到指定數(shù)據(jù)庫(kù)）
  > use school
  #查看所有數(shù)據(jù)庫(kù)
  > show dbs
  #刪除school數(shù)據(jù)庫(kù)
  > use school
  > db.dropDatabase()
  #顯示數(shù)據(jù)庫(kù)操作命令
  > db.help()

• 集合
  MongoDB 的數(shù)據(jù)保存在集合中，所有存儲(chǔ)在集合中的數(shù)據(jù)都是 Binary JSON 格式，簡(jiǎn)稱 BSON。BSON 是一種類似于 JSON 的二進(jìn)制形式的存儲(chǔ)格式。

  #創(chuàng)建info集合
  > db.createcollection('info')
  #查看集合
  方法一：
  > show tabels
  方法二：
  > show colletctions
  #顯示info集合操作命令
  > db.info.help()

• 文檔（增、刪、改、查）
  插入

  #插入一條記錄
  > db.info.insert({"id":1,"name":"jack","hobby":["game","talk","sport"]})
  #向指定集合中插入一條文檔數(shù)據(jù)
  > db.collection.insertOne()
  #向指定集合中插入多條文檔數(shù)據(jù)
  > db.collection.insertMany()
  #通過(guò)循環(huán)批量插入數(shù)據(jù)
  > for(var i=1;i<100;i++)db.info.insert({"id":i,"name":"jack"+i})

  刪除

  #刪除info集合中id=1的文檔
  > db.info.remove({"id":"1"})

  修改

  #修改info集合id=1的name值為"zhangsan"文檔
  db.info.update({"id":"1"},{$set:{"name":"wzn"}})

  查詢

  #查詢info集合所有文檔
  > db.info.find()
  #查詢info集合id為1的文檔
  > db.info.findOne({id:1})
  #統(tǒng)計(jì)記錄數(shù)
  > db.info.count()

備份、恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)

• 導(dǎo)入導(dǎo)出
• 導(dǎo)出：mongoexport
• 導(dǎo)入：mongoimport
• 選項(xiàng)： -d 指定數(shù)據(jù)庫(kù)名稱；-c 指定集合名稱；-f 指定導(dǎo)出哪些列；-o 指定要導(dǎo)出的文件名；-q：指定導(dǎo)出數(shù)據(jù)的過(guò)濾條件。具體命令通過(guò) --help 查看。
• 備份與恢復(fù)
• 備份：mongodump
• 恢復(fù)：mongorestore

• 選項(xiàng)：
  1 ： -h 指定Mongodb所在服務(wù)器的地址也可以指定端口。（例：-h 127.0.0.1:27017）
  2 ： -d ：需要備份的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例。
  3 ： -o ：備份數(shù)據(jù)存放的目錄 該目錄需提前創(chuàng)建。

• 復(fù)制數(shù)據(jù)庫(kù)

  > db.copyDatabase("db1","db2")     //復(fù)制數(shù)據(jù)庫(kù)db1 到db2 中

• 克隆集合
• 把數(shù)據(jù)庫(kù) db1 的 info 集合克隆到實(shí)例端口：27018

  # mongo --port 27018
  # db.runCommand({"cloneCollection":"db1.info","from":"localhost:27017"}) 

MongoDB 安全管理

MongoDB 安全管理主要包括 MongoDB 的安全訪問(wèn)控制以及用戶權(quán)限分配。

• 限定監(jiān)聽特定 IP 和端口

  # vim /usr/local/mongodb/mongodb1.conf
  # 只綁定內(nèi)網(wǎng)卡地址
  bind_ip=localhost(ip)
  # 只監(jiān)聽指定的端口
  port=27017

• 授權(quán)啟動(dòng)
• 內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)用戶：read、readWrite
• 數(shù)據(jù)庫(kù)管理角色：dbAdmin、dbOwner、userAdmin

• 超級(jí)用戶角色：root

  #在db1數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建超級(jí)用戶root,密碼：123123
  > use db1
  > db.createUser({"user":"root","pwd":"123123","roles":["root"]})
  > exit
  #
  #關(guān)閉 mongodb 服務(wù)
  mongod -f /usr/local/mongodb/mongodb1.conf --shutdown
  #
  # 使用帶認(rèn)證參數(shù)的方式啟動(dòng) mongodb 服務(wù)
  mongod -f /usr/local/mongodb/mongodb1.conf --auth
  #
  # 此時(shí)查詢數(shù)據(jù)不顯示內(nèi)容，需要進(jìn)行授權(quán)認(rèn)證
  > use db1
  > db.auth("root":"123123")
  #
  # 當(dāng)然，實(shí)際情況中，我們可以修改配置文件，
  #這樣別人在訪問(wèn)我們的 MongoDB 時(shí)，我們可以指定一個(gè)有相應(yīng)權(quán)限的用戶給他進(jìn)行登錄并操作
  vim /usr/local/mongodb/mongodb1.conf
  auth=true    //添加

• 進(jìn)程管理
• 查看當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程(獲取高消耗資源的進(jìn)程opid）

  > db.currentOp()

• 終止正在運(yùn)行的高消耗資源的進(jìn)程（括號(hào)內(nèi)跟上面獲取到的opid值）

  > db.killOp(opid)

MongoDB 監(jiān)控

• 查看數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例的狀態(tài)信息

  > db.serverStatus()

• 查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)信息

  > db.status()

• 查看集合統(tǒng)計(jì)信息

  > db.users.status()

• 查看集合大小

  > db.users.dataSize()

• 此外，我們可以通過(guò) Web 界面查看系統(tǒng)監(jiān)控信息，只需要修改配置文件

  # vim /usr/local/mongodb/mongodb1.conf
  httpinterface=true    //添加

  通過(guò) Web 頁(yè)面可以看到：
  1)當(dāng)前 MongoDB 的所有連接
  2)各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和集合的訪問(wèn)統(tǒng)計(jì)，包括：Reads、Writes、Queries、GetMores、Inserts、Updates、Removes
  3)寫鎖的狀態(tài)
  4)日志文件的最后幾百行
  5)所有的 MongoDB 命令

• 第三方監(jiān)控工具
  我們可以通過(guò) Nagios 中配置使用 MongoDB 插件來(lái)監(jiān)控 MongoDB 數(shù)據(jù)庫(kù)。