MongoDB简介

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库。由 C++ 语言编写。旨在为 WEB 应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

MongoDB下载及安装

本文档基于MongoDB3.0.6的版本

下载

官网下载
如果下不了，可以去百度网盘下载，提取码ikka

安装

解压压缩文件
修改/etc/profile文件，添加export PATH=<mongodb-install-directory>/bin:$PATH
在根目录下添加目录/data/db，因为mongodb的数据存储默认在该目录下，如果不创建，则在启动的时候通过--dbpath来指定
在解压目录/bin通过命令./mongod启动mongodb服务

将MongoDB配置为后台服务

在安装目录下添加mongodb.conf文件，文件内容如下：

# 设置MongoDB端口
port=10008
# 设置数据存储目录路径
dbpath=/data/db/
# 设置日志路径
logpath=/data/log/mongodb.log
# 日志文件是否追加
logappend=true

在/etc/init.d/目录下新建文件mongodb，文件内容如下

#!/bin/sh
#
# chkconfig:   2345 90 10
# description:  Redis is a persistent key-value database
# ### BEGIN INIT INFO
# Short-Description: mongodb
# Description: mongo db server
### END INIT INFO

# 将该路径设置为mongoDB安装路径
PROGRAM=<mongodb-install-directory\>/bin/mongod
MONGOPID=`ps -ef | grep 'mongod' | grep -v grep | awk '{print $2}'`

test -x $PROGRAM || exit 0

case "$1" in
  start)
     ulimit -n 3000
     echo "Starting MongoDB server"
     # 将该路径设置为mongoDB安装路径
     $PROGRAM --fork --quiet -f <mongodb-install-directory\>/mongodb.conf
     echo "Started MongoDB server"
     ;;
  stop)
     echo "Stopping MongoDB server"
     if [ ! -z "$MONGOPID" ]; then
        kill -15 $MONGOPID
     fi
     echo "Stopped MongoDB server"
     ;;
  status)
     ;;
  *)
     echo "Usage: mongodb {start|stop|status}"
     exit 1
esac

exit 0

执行命令

chmod +x /etc/init.d/mongodb
chkconfig --add mongodb
chkconfig mongodb on

执行完命令后，就可以通过service mongodb start/stop来启动/停止mongoDB了

MongoDB客户端

在mongoDB安装目录/bin下，执行./mongo即可打开mongoDB客户端shell，同时也可以下载图形客户端，这个网上搜索有很多，我使用的是Studio 3T。MongoDB默认连接的数据库是test

MongoDB概念解析

为了方便理解，我们拿SQL中的概念来做对比

SQL概念	MongoDB概念	说明
database	database	数据库
table	collection(集合)	表
row	document(文档)	行
column	field(字段)	列
index	index	索引
table joins	不支持，只能嵌入	表连接
primary key	primary key	主键，MongoDB自动将_id字段设置为主键

MongoDB数据类型

数据类型	说明
String	字符串
Integer	整型
Boolean	布尔值
Double	双精度浮点值
Min/Max keys	将一个值与BSON元素的最低值和最高值相对比
Array	用于将数组或列表或多个值存储为一个键
Timestamp	时间戳
Object	内嵌文档
Null	空值
Symbol	符号
Date	日期时间
Object ID	对象ID
Binary Data	二进制数据
Code	代码类型
Regular expression	正则表达式类型

MongoDB命令

show dbs：显示所有数据库的列表
db：显示当前数据库对象或集合
user [database name]：连接到数据库，如果数据库不存在则创建数据库，新创建的数据库不会显示，需要添加数据后才会显示
db.dropDatabase()：删除当前数据库，即先切换到要删除的数据库
db.[collection.name].drop()：删除集合
db.createCollection(name, options)：创建集合，name-集合名称，options-可选参数，可选参数如下

字段	类型	说明
capped	布尔	true-固定集合，如果为true，则必须指定size参数，当达到最大值时，会自动覆盖最早的文档
autoIndexId	布尔	false-默认，true-自动在_id字段创建索引
size	数字	为固定集合指定一个最大值(按字节计算)
max	数字	指定固定集合中包含文档的最大数量

show collections|show tables：查看集合
db.[collection.name].insert(document)：插入文档
db.collection.update(,,{upsert:,multi:,writeConcern:})：更新文档，可选参数如下：
- query：update的查询条件
- update：update的对象
- upsert：这个参数的意思是，如果不存在update的记录，是否插入objNew,true为插入，默认是false，不插入。
- multi：mongodb 默认是false,只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true,就把按条件查出来多条记录全部更新。
- writeConcern：抛出异常的级别

Mongo复制集

概述

Mongodb复制集（replica set）由一组Mongod实例（进程）组成，包含一个Primary节点和多个Secondary节点，Mongodb Driver（客户端）的所有数据都写入Primary，Secondary通过oplog来同步Primary的数据，保证主从节点数据的一致性；复制集在完成主从复制的基础上，通过心跳机制，一旦Primary节点出现宕机，则触发选举一个新的主节点，剩下的secondary节点指向新的Primary，时间应该在10-30s内完成感知Primary节点故障，实现高可用数据库集群。特点如下：

Primary节点是唯一的，但不是固定的
由大多数据原则保证数据的一致性
Secondary节点无法写入（默认情况下，不使用驱动连接时，也是不能查询的）
相对于传统的主从结构，复制集可以自动容灾

选举机制

每个节点通过优先级定义出节点的类型（标准、被动、投票）标准节点通过对比自身数据进行选举出primary节点或者secondary节点
影响选举的因素：

心跳检测：复制集内成员每隔两秒向其他成员发送心跳检测信息，若10秒内无响应，则标记其为不可用
连接：在多个节点中，最少保证两个节点为活跃状态，如果集群中共三个节点，挂掉两个节点，那么剩余的节点无论状态是primary还是处于选举过程中，都会直接被降权为secondary

触发选举的情况：

初始化状态
从节点们无法与主节点进行通信
主节点辞职主节点辞职的情况：
在接收到replSetStepDown命令后
在现有的环境中，其他secondary节点的数据落后于本身10s内，且拥有更高优先级
当主节点无法与群集中多数节点通信

注：当主节点辞职后，主节点将关闭自身所有的连接，避免出现客户端在从节点进行写入操作

MongoDB分片

概述

分片是指将数据库拆分，将其分散在不同的机器上的过程。分片集群是一种水平扩展数据库系统性能的方法，能够将数据集分布式存储在不同的分片上，每个分片只保存数据集的一部分，MongoDB保证各个分片之间不会有重复的数据，所有分片保存的数据之和就是完整的数据集。分片集群将数据集分布式存储，能够将负载分摊到多个分片上，每个分片只负责读写一部分数据，充分利用了各个shard的系统资源，提高数据库系统的吞吐量。注：在3.2版本后，分片技术必须结合复制集完成

存储原理

Config Server：负责追踪数据块在shard上的分布信息，每个分片存储哪些数据块，叫做分片的元数据，保存在config server上的数据库config中，一般使用3台config server，所有config server中的config数据必须完全相同
Shard Server：数据块真正存放的单位
Mongos Server：数据库集群请求的入口，所有的请求都通过mongos进行协调，查看元数据，查找数据块的存放位置，相当于一个请求分发中心，在生产环境中通常有多个mongos作为请求的入口，提高可用性。
请求示意图如下：

分片的片键

定义：片键是文档的一个属性字段或是一个复合索引字段，一旦建立后不可改变，片键是拆分数据的关键，决定了数据在分片过程中数据的存储位置。创建片键时，需要有一个支撑片键运行的索引。
片键的分类如下：

递增片键：使用时间戳、日期、自增主键，ObjectID，_id等，此类片键的写入操作集中在一个分片服务器上，写入不具有分散性，分割容易，但比较容易导致单台服务器压力较大

mongos> use 库名
mongos> db.集合名.ensureIndex({"键名":1})                ##创建索引                
mongos> sh.enableSharding("库名")                        ##开启库的分片
mongos> sh.shardCollection("库名.集合名",{"键名":1})        ##开启集合的分片并指定片键

哈希片键：使用一个哈希索引字段作为片键，使数据在各节点分布比较均匀，但是无法实现范围区分

mongos> use 库名
mongos> db.集合名.ensureIndex({"键名":"hashed"})                ##创建索引                
mongos> sh.enableSharding("库名")                        ##开启库的分片
mongos> sh.shardCollection("库名.集合名",{"键名":1})        ##开启集合的分片并指定片键

组合片键：数据库中没有比较合适的键值供片键选择，可以选另一个字段使用组合片键，甚至可以添加冗余字段来组合
标签片键：数据存储在指定的分片服务器上，可以为分片添加tag标签，然后指定相应的tag

MongoDB备份与恢复

mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory：

-h MongoDB所在服务器地址
-d 需要备份的数据库实例
-o 备份的数据存放位置

mongorestore -h <:port> -d dbname

-h MongoDB所在服务器地址
-d 需要恢复的数据库实例
path 设置备份数据所在位置

MongoDB与Spring Boot集成

引入jar包

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-mongodb</artifactId>
</dependency>

添加配置

spring:
  data:
    mongodb:
      host: 127.0.0.1
      port: 10008
      database: test

在代码中引入MongoTemplate

@Autowired
private MongoTemplate mongoTemplate;

更多详情请参考项目https://github.com/xsj1987/mongodb-test

MongoDB监控

在安装目录/bin/下有两个命令可以用来监控

mongostat：通过间隔固定时间获取mongodb的当前运行状态
mongotop：用来跟踪一个MongoDB实例，提供每个集合的水平的统计数据