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MongoDB详解

MongoDB是一个NoSQL数据库，具有高性能、无模式、文档型的特点。它是NoSQL数据库中功能最丰富，最像关系数据库的。

MongoDB基本介绍

MongoDB数据库的最小数据集是文档，类似于MySQL的数据记录。集合则是由一组文档构成，类似于MySQL的表。库是数据库的独立实例，拥有自己的用户和权限。实例则指系统运行的MongoDB进程。

MongoDB作为NoSQL数据库，具有以下特性：

• 面向集合文档存储：适合存储JSON格式数据。
• 格式自由：数据结构变更不会影响程序运行。
• 面向对象：支持大部分关系型数据库的查询。
• 索引支持：提升查询效率。
• 复制和故障转移：支持数据复制和自动故障转移。
• 分片集群：通过分片集群提升查询性能。

适用场景包括：应用不需要事务，数据模型难以确定，QPS达到2000以上，存储量达到TB级别，需要进行地理位置或文本查询的场景，如游戏、社交、物流、物联网和视频直播等。

MongoDB安装与使用

安装步骤

默认数据库包括admin、config和local，用于存储系统配置和副本集元数据。

MongoDB基本命令

文档操作

• 切换或创建库：use database切换库，或db.createCollection(name)创建集合。
• 插入数据：db.collection.insert()插入单条数据，或db.collection.insertMany()批量插入。
• 查询数据：db.collection.find()查询全部文档，db.collection.findOne()查询单条数据。
• 条件查询：通过find()方法传入过滤条件和投影。
• 更新操作：db.collection.update()更新单条数据，或db.collection.updateMany()批量更新。
• 删除操作：db.collection.remove()删除单条或全部数据。
• 统计操作：db.collection.count()统计文档数量。
• 分页与排序：limit()限制返回条数，skip()跳过数据，sort()排序。
• 范围查询：使用$gt、$lt等操作符。
• 索引操作：createIndex()创建索引，dropIndex()删除索引。
• 加锁：fsyncLock()加锁，fsyncUnlock()解锁。
• 事务操作：虽然MongoDB不推荐使用事务，但支持通过startTransaction()管理。

复制集

复制集是MongoDB的高可用架构，采用一主多从结构。主节点负责写操作，从节点负责读取和故障恢复。

从节点分为几类：

• 主从节点：负责数据复制和读取。
• 从主节点：仅复制数据，不参与选举。
• 选举从节点：具备选举功能，但不推荐使用。

复制集特性：

• 数据分发：数据分布到多个节点，提升读取速度。
• 读写分离：提高并发处理能力。
• 异地容灾：数据备份与恢复。

复制集搭建

配置文件示例

systemLog:  destination: file  path: /data/db1/mongod.log  logAppend: truestorage:  dbPath: /data/db1net:  bindIp: 0.0.0.0  port: 28017replication:  replSetName: rs0processManagement:  fork: true

启动命令：mongod -f /data/db1/mongod.conf

复制集初始化

复制集写策略

写操作通过writeConcern控制确认次数。writeConcern:{w:n}指定确认节点数，j参数控制是否写入journal日志。

复制集读策略

读取策略通过readPreference控制节点选择。readConcern控制读取的数据一致性。

策略类型：

• primary：只读主节点。
• secondary：只读从节点。
• nearest：读取地理位置最近的节点。

分片集群

分片集群通过多个复制集横向扩展，提升数据处理能力。

架构包括：

• 路由节点：提供统一入口，低配置即可。
• 配置节点：存储分片元数据，使用hash分片。
• 数据节点：存储分片数据，支持横向扩容。

分片数量计算：

• 总存储量/单台容量
• 工作集大小/单台硬盘容量（0.6）
• 并发总数/单台并发数（0.7）

数据备份

MongoDB提供两种备份方式：

备份策略：

• 复制文件：关闭数据库复制文件，推荐使用hidden节点。
• 文件快照：直接获取数据库镜像。
• mongodump：生成备份文件，支持恢复指定时间点的数据。

通过全量备份和oplog日志，能够快速恢复到指定时间点的数据状态。

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