MongDB简介

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2017-11-19

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# MongDB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` 是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。他支持的数据结构非常松散，是类似`json`的`bson`格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。`Mongo`最大的特点是他支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。
* “面向集合”（`Collection-Oriented`），意思是数据被分组存储在数据集中，被称为一个集合（`Collection`)。每个集合在数据库中都有一个唯一的标识名，并且可以包含无限数目的文档。集合的概念类似关系型数据库（`RDBMS`）里的表（`table`），不同的是它不需要定义任何模式（`schema`)。`Nytro MegaRAID`技术中的闪存高速缓存算法，能够快速识别数据库内大数据集中的热数据，提供一致的性能改进。

## 历史
> MongoDB最初于2007年开发，当时公司正在建立一个类似于窗口天蓝(window azure)的服务平台。“Window azure是由Microsoft创建的云计算平台和基础设施，通过全球网络构建，部署和管理应用程序和服务。”MongoDB由位于纽约的一个名为10gen的组织开发，现在被称为MongoDB Inc.，它最初被开发为PAAS(平台即服务)。 2009年晚些时候，它被作为一个由MongoDB公司维护和支持的开源数据库服务器在市场上引入。MongoDB的第一个真正产品是从2010年3月发布的MongoDB 1.4版本开始的。2014年1月10日发布的最新版本：MongoDB2.4.9。

## 特点
* 它的特点是高性能、易部署、易使用，存储数据非常方便。主要功能特性有：
* 面向集合存储，易存储对象类型的数据。在`MongoDB` 中数据被分组存储在集合中，集合类似`RDBMS` 中的表，一个集合中可以存储无限多的文档。
* 模式自由（`schema-free`)意味着对于存储在mongodb数据库中的文件，我们不需要知道它的任何结构定义。如果需要的话，你完全可以把不同结构的文件存储在同一个数据库里。
* 支持动态查询。
* 支持完全索引，包含内部对象。可以在任意属性上建立索引，包含内部对象。`MongoDB`的索引和`RDBMS` 的索引基本一样，可以在指定属性、内部对象上创建索引以提高查询的速度。除此之外，`MongoDB` 还提供创建基于**地理空间**的索引的能力。
* 支持查询,`MongoDB` 支持丰富的查询操作，`MongoDB` 几乎支持SQL中的大部分查询。
* 支持复制和故障恢复。MongoDB 支持主从复制机制，可以实现数据备份、故障恢复、读扩展等功能。而基于副本集的复制机制提供了自动故障恢复的功能，确保了集群数据不会丢失。
* 使用高效的二进制数据存储，包括大型对象（如视频等）。使用二进制格式存储，可以保存任何类型的数据对象。
* 自动处理碎片，以支持云计算层次的扩展性。MongoDB 支持集群自动切分数据，对数据进行分片可以使集群存储更多的数据，实现更大的负载，也能保证存储的负载均衡。
* 支持`Perl`、`PHP`、`Java`、`C#`、`JavaScript`、`Ruby`、`C` 和`C++`语言的驱动程序，`MongoDB` 提供了当前所有主流开发语言的数据库驱动包，开发人员使用任何一种主流开发语言都可以轻松编程，实现访问`MongoDB` 数据库。
* 文件存储格式为`BSON`（一种`JSON`的扩展）存储在集合中的文档，被存储为键-值对的形式。键用于唯一标识一个文档，为字符串类型，而值则可以是各种复杂的文件类型。我们称这种存储形式为BSON（`Binary Serialized Document Format`）。BSON 是对二进制格式的JSON 的简称，BSON 支持文档和数组的嵌套。
* 可通过网络访问。可以通过网络远程访问`MongoDB` 数据库。
* 强大的聚合工具。`MongoDB `除了提供丰富的查询功能外，还提供强大的聚合工具，如`count`、`group` 等，支持使用`MapReduce` 完成复杂的聚合任务。

## 数据模型
> 一个MongoDB 实例可以包含一组数据库，一个DataBase 可以包含一组Collection（集合），一个集合可以包含一组Document（文档）。一个Document包含一组field（字段），每一个字段都是一个key/value pair。
key: 必须为字符串类型。
value：可以包含如下类型。
* 基本类型，例如，string，int，float，timestamp，binary 等类型。
* 一个document。
* 数组类型。

## 主要场景
* 1）网站实时数据处理。它非常适合实时的插入、更新与查询，并具备网站实时数据存储所需的复制及高度伸缩性。
* 2）缓存。由于性能很高，它适合作为信息基础设施的缓存层。在系统重启之后，由它搭建的持久化缓存层可以避免下层的数据源过载。
* 3）高伸缩性的场景。非常适合由数十或数百台服务器组成的数据库，它的路线图中已经包含对`MapReduce`引擎的内置支持。

## 不适用的场景如下
* 1）要求高度事务性的系统。
* 2）传统的商业智能应用。
* 3）复杂的跨文档（表）级联查询。

## 部署
> `MongoDB`服务端可运行在`Linux`、`Windows`或`mac os x`平台，支持32位和64位应用，默认端口为27017。推荐运行在64位平台，因为`MongoDB`在32位模式运行时支持的最大文件尺寸为2GB。

## 概念性知识补充
### 面向文档的数据库示例
> MongoDB是面向文档的数据库。这是MongoDB的一个主要功能。它提供面向文档的存储。这很简单，可以很容易地编程。
MongoDB将数据存储为文档，因此被称为面向文档的数据库。

```
FirstName = "Max",
Address = "Haikou City",
Spouse = [{Name: "Maxsu"}].
FirstName ="Kobe",  
Address = "LAC"
```
> 有两个不同的文件(用“.”分隔开)。以这种方式存储数据称为面向文档的数据库。

### 文档
> 文档是 MongoDB 中数据的基本单位，类似于关系数据库中的行（但是比行复杂）。多个键及其关联的值有序地放在一起就构成了文档。不同的编程语言对文档的表示方法不同，在JavaScript 中文档表示为：`{“greeting”:“hello,world”}`
文档中的值不仅可以是双引号中的字符串，也可以是其他的数据类型，例如，整型、布尔型等，也可以是另外一个文档，即文档可以嵌套。文档中的键类型只能是字符串。

### 集合
> * 集合就是一组文档，类似于关系数据库中的表。集合是无模式的，集合中的文档可以是各式各样的。例如，{“hello,word”:“Mike”}和{“foo”: 3}，它们的键不同，值的类型也不同，但是它们可以存放在同一个集合中，也就是不同模式的文档都可以放在同一个集合中。既然集合中可以存放任何类型的文档，那么为什么还需要使用多个集合？这是因为所有文档都放在同一个集合中，无论对于开发者还是管理员，都很难对集合进行管理，而且这种情形下，对集合的查询等操作效率都不高。所以在实际使用中，往往将文档分类存放在不同的集合中，例如，对于网站的日志记录，可以根据日志的级别进行存储，Info级别日志存放在Info 集合中，Debug 级别日志存放在Debug 集合中，这样既方便了管理，也提供了查询性能。但是需要注意的是，这种对文档进行划分来分别存储并不是MongoDB 的强制要求，用户可以灵活选择。
* 可以使用“.”按照命名空间将集合划分为子集合。例如，对于一个博客系统，可能包括blog.user 和blog.article 两个子集合，这样划分只是让组织结构更好一些，blog 集合和blog.user、blog.article 没有任何关系。虽然子集合没有任何特殊的地方，但是使用子集合组织数据结构清晰，这也是MongoDB 推荐的方法。

### 数据库
> MongoDB 中多个文档组成集合，多个集合组成数据库。一个MongoDB 实例可以承载多个数据库。它们之间可以看作相互独立，每个数据库都有独立的权限控制。在磁盘上，不同的数据库存放在不同的文件中。MongoDB 中存在以下系统数据库。
* Admin 数据库：一个权限数据库，如果创建用户的时候将该用户添加到admin 数据库中，那么该用户就自动继承了所有数据库的权限。
* Local 数据库：这个数据库永远不会被负责，可以用来存储本地单台服务器的任意集合。
* Config 数据库：当MongoDB 使用分片模式时，config 数据库在内部使用，用于保存分片的信息。

### NoSql数据库
> NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，意即"不仅仅是SQL"。
* NoSQL，指的是非关系型的数据库。NoSQL有时也称作Not Only SQL的缩写，是对不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统称。
NoSQL用于超大规模数据的存储。（例如谷歌或Facebook每天为他们的用户收集万亿比特的数据）。这些类型的数据存储不需要固定的模式，无需多余操作就可以横向扩展。

#### RDBMS vs NoSQL
> **RDBMS**
- 高度组织化结构化数据 
- 结构化查询语言（SQL） (SQL) 
- 数据和关系都存储在单独的表中。 
- 数据操纵语言，数据定义语言 
- 严格的一致性
>
**NoSQL **
- 代表着不仅仅是SQL
- 没有声明性查询语言
- 没有预定义的模式
-键 - 值对存储，列存储，文档存储，图形数据库
- 最终一致性，而非ACID属性
- 非结构化和不可预知的数据
- CAP定理(CAP theorem)在计算机科学中, CAP定理（CAP theorem）, 又被称作 布鲁尔定理（Brewer's theorem）, 它指出对于一个分布式计算系统来说，不可能同时满足以下三点:
	**一致性(Consistency)** (所有节点在同一时间具有相同的数据)
	**可用性(Availability)** (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)
	**分隔容忍(Partition tolerance)** (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)
	CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。
因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类：
CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
CP - 满足一致性，分区容忍性的系统，通常性能不是特别高。
AP - 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些。
- 高性能，高可用性和可伸缩性

# 说明
> 文章内容来源于百度百科和网上其他资料拼接，作者只是做了一个知识的搬运和组装工作，希望能够把介绍性的知识尽量一次性整理齐全，让读者能够看一篇文章就能大致了解`mongdb`是个什么东西，有什么作用，试用场景,和介绍一些基础性的概念知识。

## 官网和学习网站
* MongoDB 官网地址：https://www.mongodb.com/
* MongoDB 官方英文文档：https://docs.mongodb.com/manual/
* MongoDB 各平台下载地址：https://www.mongodb.com/download-center#community
* MongDB 文档地址：http://www.mongoing.com/docs/mongo.html
* 慕课基础视频学习地址：http://www.imooc.com/learn/295

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