后端技术数据库MongoDB：50个核心知识点

简介

1. 什么是MongoDB？

MongoDB 是一个开源的、面向文档的 NoSQL 数据库。与传统的关系型数据库不同，MongoDB 使用 BSON（类似于 JSON 的一种二进制格式）来存储数据。

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基础概念

2. 文档（Document）

MongoDB 的基础存储单位。它是一个 BSON 格式的数据结构，可包含多种数据类型。

3. 集合（Collection）

集合类似于关系型数据库中的表，用于存储文档。一个 MongoDB 数据库可以包含多个集合。

// 创建一个名为 'users' 的集合
db.createCollection('users')

4. 数据库（Database）

MongoDB 的单个实例可以托管多个独立的数据库，每个数据库有自己的集合和权限。

// 创建或切换到名为 'myDatabase' 的数据库
use myDatabase

5. BSON

Binary JSON (BSON) 是一种类似 JSON 的二进制编码的序列化对象表示。

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安装与配置

6. 安装

通过包管理器或官方网站可以轻松安装 MongoDB。

sudo apt-get install mongodb

7. 配置文件

MongoDB 允许通过 YAML 或 JSON 格式的配置文件进行定制。

8. 启动选项

MongoDB 提供多种启动选项，包括设置数据目录、日志文件等。

mongod --dbpath /data/db --logpath /var/log/mongodb.log

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CRUD 操作

9. 插入文档

使用 insertOne() 或 insertMany() 函数来插入一个或多个文档。

db.collection('users').insertOne({ name: 'Alice', age: 25 });

10. 查询文档

使用 find() 函数查询文档。可以通过传入参数来进行条件查询。

db.collection('users').find({ age: { $gte: 25 } });

11. 更新文档

使用 updateOne() 或 updateMany() 函数更新文档。

db.collection('users').updateOne({ name: 'Alice' }, { $set: { age: 26 } });

12. 删除文档

使用 deleteOne() 或 deleteMany() 函数删除文档。

db.collection('users').deleteOne({ name: 'Alice' });

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高级查询

13. 排序

通过 sort() 函数实现排序。

db.collection('users').find().sort({ age: -1 });  // 按照年龄降序排列

14. 分页

通过 skip() 和 limit() 实现分页。

db.collection('users').find().skip(20).limit(10); // 跳过前20个文档，然后取10个文档

15. 聚合

使用 aggregate() 进行更复杂的数据聚合操作。

db.collection('users').aggregate([
    { $match: { age: { $gte: 18 } } },
    { $group: { _id: null, avgAge: { $avg: '$age' } } }
]);

16. 索引

MongoDB 支持多种类型的索引，以加速查询操作。

db.collection('users').createIndex({ age: 1 }); // 创建一个年龄字段的升序索引

17. 唯一索引

你可以设置索引为唯一，以防止存储重复的文档。

db.collection('users').createIndex({ email: 1 }, { unique: true });

18. 全文索引

全文索引允许你执行文本搜索。

db.collection('articles').createIndex({ content: 'text' });

19. 地理空间索引

通过地理空间索引，你可以执行基于位置的查询。

db.collection

('locations').createIndex({ coordinates: '2dsphere' });

数据模型与设计

20. 嵌套文档

MongoDB 支持在单个文档中嵌套其他文档。

db.collection('users').insertOne({
  name: 'Alice',
  address: {
    street: '123 Main St',
    city: 'Wonderland'
  }
});

21. 数组字段

MongoDB 支持数组类型的字段，可以存储一组值。

db.collection('users').insertOne({
  name: 'Alice',
  hobbies: ['reading', 'swimming']
});

22. 集合间的关联

通过使用 $lookup 运算符，MongoDB 支持基本的集合间关联。

db.collection('orders').aggregate([
  {
    $lookup: {
      from: 'products',
      localField: 'productId',
      foreignField: '_id',
      as: 'product'
    }
  }
]);

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事务和并发控制

23. ACID 事务

从版本 4.0 开始，MongoDB 支持多文档 ACID 事务。

const session = client.startSession();
session.startTransaction();

// ... 事务操作 ...

session.commitTransaction();

24. 乐观并发控制

MongoDB 使用乐观并发控制来管理数据的一致性。

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安全与授权

25. 鉴权机制

MongoDB 提供了多种鉴权机制，如 SCRAM、x.509 等。

26. 角色和权限

可以通过创建角色并分配给用户来限制数据库访问。

db.createUser({
  user: 'alice',
  pwd: 'password',
  roles: [{ role: 'read', db: 'myDatabase' }]
});

27. 数据加密

支持在传输和存储时对数据进行加密。

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备份与恢复

28. 导出与导入

使用 mongodump 和 mongorestore 实现数据备份和恢复。

mongodump --db myDatabase --out /backup
mongorestore /backup

29. 副本集

通过使用副本集，MongoDB 支持数据的高可用性。

30. 分片

分片是 MongoDB 中用于管理大规模数据集的一种机制。

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监控与维护

31. 日志

MongoDB 生成详细的日志，有助于监控和诊断。

32. 数据库状态

使用 db.stats() 和 db.collection.stats() 获取数据库和集合的状态信息。

db.stats();
db.collection('users').stats();

33. 系统性能监控

MongoDB 提供了多种工具和接口，如 mongostat 和 mongotop，用于监控数据库性能。

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高级特性

34. 更改流（Change Streams）

更改流允许应用程序实时订阅数据变化事件。

const changeStream = db.collection('users').watch();
changeStream.on('change', (change) => {
  console.log(change);
});

35. 数据迁移

MongoDB 提供了工具和特性，如数据导入和导出，用于进行数据迁移。

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最佳实践

36. Schema 设计

针对应用的需求合理地设计数据模型和 Schema。

37. 索引优化

定期检查索引效率，并根据需要进行调整。

38. 批量操作

对于大量数据操作，使用批量 API 能显著提高性能。

39. 写操作的确认

通过设置写关注（write concern）级别，可以控制写操作的可靠性。

db.collection('users').insertOne({ name: 'Alice' }, { w: 'majority' });

40. 读操作的一致性

通过设置读偏好（read preference），可以控制读操作的一致性。

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社区与生态

41. 官方文档和教程

MongoDB 提供了丰富的

官方文档和教程。

42. 开源社区

有活跃的开源社区，你可以在其中寻找帮助和贡献代码。

43. 商业支持

也提供商业支持和专业服务。

44. 驱动与客户端库

MongoDB 支持多种编程语言的驱动和客户端库。

45. 相关工具和插件

有大量的相关工具和插件，如 GUI 管理工具、备份工具等。

46. 学习资源

除了官方文档，还有大量的第三方教程、书籍和在线课程。

47. 案例研究

多家大型企业在生产环境中成功使用了 MongoDB。

48. 论坛和问答

可以通过各种在线平台，如 Stack Overflow 和 MongoDB 的官方论坛，进行问题咨询和讨论。

49. 行业应用

MongoDB 在多个行业如电商、物联网、大数据分析等方面有广泛的应用。

50. 发展趋势

随着 NoSQL 数据库的普及，MongoDB 的重要性逐渐增加。

这篇文章是对 MongoDB 的一个详尽介绍，覆盖了从基础到高级的多个方面。