MongoDB 數據庫詳解，以及 MongoDB4.0版本的

MongoDB 簡介

MongDB 是一款跨平臺，面向文檔的數據庫，可以實現高性能，高可用性，并且能夠輕松擴展，是一個基于分布式文件存儲的開源數據庫系統。在高負載的情況下，添加更多的節點，可以保證服務器性能。
MongoDB 也是一個介于關系數據庫和非關系數據庫之間的產品，是非關系數據庫當中功能最豐富，最像關系數據庫的。不采用關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，其運行方式主要基于兩個概念：集合(collection)與文檔(document)。

MongoDB 的特點

• MongoDB 的特點包括面向集合存儲、模式自由、豐富的查詢語句和多級索引、復制集機制、易于水平拓展、可插入存儲引擎、跨平臺多語言支持等。
• MongoDB 安裝簡單，提供了面向文檔存儲功能，操作起來比較容易上手。
• MongoDB 提供了復制、高可用性和自動分片功能。如果負載增加（需要更多的存儲空間和更強的處理能力），它可以分布在計算機網絡中的其他節點上，這就是所謂的分片。
• Mongo 支持豐富的查詢表達式。查詢指令使用 JSON 形式的標記，可輕易查詢文檔中內嵌的對象及數組。
• MongoDB 支持各種編程語言：Ruby、Python、Java、C++、PHP、C# 等各種語言。

MongoDB 適用領域

MongoDB 可以為 Web 應用提供可拓展的高性能數據存儲解決方案。MongoDB 主要適用領域有網站數據、分布式場景、數據緩存和 JSON 文檔格式存儲。適合大數據量、高并發、弱事務的互聯網應用，其內置的水平拓展機制提供了從幾百萬到十億級別的數據處理能力，可以很好地滿足 Web2.0 和移動互聯網應用數據存儲的要求。

MongoDB 4.0 的安裝

MongoDB 提供了 Linux 平臺上的安裝包，可以從官方網站 http://www.mongodb.org/downloads 下載。本次我們選擇使用最新版 MongoDB4.0 來安裝并實驗。

• 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

• 創建MongoDB 的數據存儲目錄，日志存儲目錄，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    #數據存儲目錄
  logpath=/data/logs/mongodb/mongodb1.log    #日志文件
  port=27017    #默認服務器端口
  logappend=true    #使用追加方式寫日志
  fork=true    #后臺運行
  maxConns=5000  #最大同時連接數，默認2000
  storageEngine=mmapv1    #指定存儲引擎為內存映射文件

設置內核參數

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

• 設置系統環境變量，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 mongodb 服務進程，查看端口（默認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
  # 進入mongo數據庫，若是不指定端口默認進27017端口

• 創建多實例
  在單臺服務器資源充分的情況下，可以使用多實例，以便充分使用服務器資源（只需要修改數據存儲目錄、日志文件及端口號并創建相應目錄即可）

  cd /usr/local/mongodb/
  cp mongodb1.conf mongodb2.conf
  vim mongodb2.conf   #修改如下
  # dbpath=/data/mongodb2    #數據存儲目錄
  # logpath=/data/logs/mongodb/mongodb2.log    #日志文件
  # port=27018    #默認服務器端口
  # logappend=true    #使用追加方式寫日志
  # fork=true    #后臺運行
  # maxConns=5000  #最大同時連接數，默認2000
  # storageEngine=mmapv1    #指定存儲引擎為內存映射文件
  mkdir /data/mongodb2
  touch /data/logs/mongodb/mongodb2.log
  chmod -R 777 /data/logs/mongodb/mongodb2.log
  mongod --config /usr/local/mongodb/mongodb2.conf  #開啟多實例

MongoDB 邏輯存儲結構

MongoDB 的邏輯結構主要由文檔（document）、集合（collection）和數據庫（database）三部分組成。其中文檔是 MongoDB 的核心概念，它是 MongoDB 邏輯存儲的最小單元，相當于關系型數據庫中的一行記錄，多個文檔組成集合，集合相當于關系型數據庫中的表的概念，多個幾個組成數據庫。

MongoDB 基本操作

• 登錄、退出

  #本地登錄（默認實例端口號：--port=27017，可以不寫）
  > mongo
  #登錄遠程主機的實例
  > mongo --host 192.168.1.2 --port =27017
  #退出MongoDB
  > exit

• 數據庫操作

  #創建數據庫（如果數據庫不存在，則創建數據庫，否則切換到指定數據庫）
  > use school
  #查看所有數據庫
  > show dbs
  #刪除school數據庫
  > use school
  > db.dropDatabase()
  #顯示數據庫操作命令
  > db.help()

• 集合
  MongoDB 的數據保存在集合中，所有存儲在集合中的數據都是 Binary JSON 格式，簡稱 BSON。BSON 是一種類似于 JSON 的二進制形式的存儲格式。

  #創建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據
  > db.collection.insertOne()
  #向指定集合中插入多條文檔數據
  > db.collection.insertMany()
  #通過循環批量插入數據
  > 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})
  #統計記錄數
  > db.info.count()

備份、恢復數據庫

• 導入導出
• 導出：mongoexport
• 導入：mongoimport
• 選項： -d 指定數據庫名稱；-c 指定集合名稱；-f 指定導出哪些列；-o 指定要導出的文件名；-q：指定導出數據的過濾條件。具體命令通過 --help 查看。
• 備份與恢復
• 備份：mongodump
• 恢復：mongorestore

• 選項：
  1 ： -h 指定Mongodb所在服務器的地址也可以指定端口。（例：-h 127.0.0.1:27017）
  2 ： -d ：需要備份的數據庫實例。
  3 ： -o ：備份數據存放的目錄 該目錄需提前創建。

• 復制數據庫

  > db.copyDatabase("db1","db2")     //復制數據庫db1 到db2 中

• 克隆集合
• 把數據庫 db1 的 info 集合克隆到實例端口：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 的安全訪問控制以及用戶權限分配。

• 限定監聽特定 IP 和端口

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

• 授權啟動
• 內置數據庫用戶：read、readWrite
• 數據庫管理角色：dbAdmin、dbOwner、userAdmin

• 超級用戶角色：root

  #在db1數據庫創建超級用戶root,密碼：123123
  > use db1
  > db.createUser({"user":"root","pwd":"123123","roles":["root"]})
  > exit
  #
  #關閉 mongodb 服務
  mongod -f /usr/local/mongodb/mongodb1.conf --shutdown
  #
  # 使用帶認證參數的方式啟動 mongodb 服務
  mongod -f /usr/local/mongodb/mongodb1.conf --auth
  #
  # 此時查詢數據不顯示內容，需要進行授權認證
  > use db1
  > db.auth("root":"123123")
  #
  # 當然，實際情況中，我們可以修改配置文件，
  #這樣別人在訪問我們的 MongoDB 時，我們可以指定一個有相應權限的用戶給他進行登錄并操作
  vim /usr/local/mongodb/mongodb1.conf
  auth=true    //添加

• 進程管理
• 查看當前正在運行的進程(獲取高消耗資源的進程opid）

  > db.currentOp()

• 終止正在運行的高消耗資源的進程（括號內跟上面獲取到的opid值）

  > db.killOp(opid)

MongoDB 監控

• 查看數據庫實例的狀態信息

  > db.serverStatus()

• 查看當前數據庫的統計信息

  > db.status()

• 查看集合統計信息

  > db.users.status()

• 查看集合大小

  > db.users.dataSize()

• 此外，我們可以通過 Web 界面查看系統監控信息，只需要修改配置文件

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

  通過 Web 頁面可以看到：
  1)當前 MongoDB 的所有連接
  2)各個數據庫和集合的訪問統計，包括：Reads、Writes、Queries、GetMores、Inserts、Updates、Removes
  3)寫鎖的狀態
  4)日志文件的最后幾百行
  5)所有的 MongoDB 命令

• 第三方監控工具
  我們可以通過 Nagios 中配置使用 MongoDB 插件來監控 MongoDB 數據庫。