Mongodb體系結構與客戶端基本操作及注意細節

作者：HappyBKs 2015-03-09 10:58:01

數據庫其他數據庫 MongoDB

說到Mongodb的體系結構，免不了與關系型數據庫做個對比。本文以MySQL為例來進行一些比較。

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說到Mongodb的體系結構，免不了與關系型數據庫做個對比。這里以MySQL為例，我們進行一些比較：

從邏輯結構上對比：

MySQL層次概念 MongoDB層次概念

數據庫（database）數據庫（database）

表（table）集合（collection）

記錄（row）文檔（document）

在MongoDB中沒有行、列、關系的概念，集合中的文檔相當于一條記錄，這體現了模式自由的特點。

從數據存儲結構上對比：

MySQL的每個數據庫存放在一個與數據庫同名的文件夾中，MySQL如果使用MyISAM存儲引擎，數據庫文件類型就包括.frm、.MYD（存放數據，D為Data）、.MYI（存放索引，I為Index）。

MongoDB的默認數據目錄時/data/db，它負責存儲所有MongoDB的數據文件。在MongoDB內部，每個數據庫都包含一個.ns文件和一些數據文件，而且這些數據文件會隨著數據量的增加而變得越來越多，例如系統中有一個叫mydb的數據庫，那么構成mydb這個數據庫的文件就會有mydb.ns,mydb.0,mydb.1等等組成。

mydb.ns記錄了數據庫Json對象的命名空間（ns時namespace的縮寫），也就是數據庫集合里面的命名空間。mydb.0和mydb.1是存放數據庫mydb的對象的空間，且大小按照2的n次方大小遞增。如mydb.`0的大小是16M，當數據庫mydb存滿16M之后，就會形成生成mydb.1繼續存儲，mydb.1的大小為32M，以此類推，隨著數據的增加，還會有mydb.2、mydb.3等文件出現，大小64M、128M。默認情況下，現在版本的Mongodb在數據庫剛剛建立時就會預先分配好XXX.0和XXX.1共48M空間，之后再隨著插入對象的增多而生成后續xxx.2等。

MongoDB客戶段基本操作：

首先當然是要確認MongoDB的mongod服務是打開的。詳細見我之前的博客。

打開MongoDB客戶端的方法時運行MongoDB的bin目錄下的mongo。

[neil@neilhost Downloads]$ pstree -p | grep mongod 
|-mongod(3556)-+-{mongod}(3557) 
| |-{mongod}(3558) 
| |-{mongod}(3559) 
| |-{mongod}(3563) 
| |-{mongod}(3564) 
| |-{mongod}(3565) 
| |-{mongod}(3566) 
| |-{mongod}(3567) 
| `-{mongod}(3568) 
[neil@neilhost Downloads]$ cd /usr/local/mongodb/bin/mongo 
bash: cd: /usr/local/mongodb/bin/mongo: 不是目錄 
[neil@neilhost Downloads]$ sudo /usr/local/mongodb/bin/mongo 
MongoDB shell version: 2.6.8 
connecting to: test 
Welcome to the MongoDB shell. 
For interactive help, type "help". 
For more comprehensive documentation, see 
http://docs.mongodb.org/ 
Questions? Try the support group 
http://groups.google.com/group/mongodb-user

接下來介紹幾個基本操作，以及一個細節。

show dbs的意思是顯示mongodb中所有的數據庫。剛安裝好mongodb時，默認有兩個數據庫admin和local，不去管他們。

db指的是當前工作環境所在的數據庫。當你每次進入mongo時。默認進入的數據庫時test，它是一個隱式存儲的數據庫，如果需要進入特定的數據庫，或是想建立一個新的數據庫，只需要“use 數據庫名稱”就可以了。在mongodb中不需要create database這種操作，想用就用，mongodb會自動幫我們建立了數據庫，就像一個服務周到的“黑執事”。這里，我use dt2建立了一個新的數據庫dt2，客戶端立即現實工作環境轉入到dt2。但是，如果你show dbs，發現數據庫并沒有真正建立。是需要新建表并且插入一些數據才可以嗎？不是，只需要你在當前數據庫dt2輸入任何一個細小的操作命令，如顯示當前數據庫的集合有哪些，這時候dt2就會被真正建立了。

connecting to: test 
> show dbs 
admin (empty) 
dt1 0.078GB 
local 0.078GB 
> db 
test 
> use dt2 
switched to db dt2 
> show dbs 
admin (empty) 
dt1 0.078GB 
local 0.078GB 
> show collections 
> show dbs 
admin (empty) 
dt1 0.078GB 
dt2 (empty) 
local 0.078GB

在上面的命令中，show collections是顯示當前數據庫下的集合有哪些。因為現在還沒有集合，所以什么都不顯示。

接下來我們嘗試建立集合和插入數據。

> db.student.find() 
> show collections 
>

mongodb建立集合（表），依然是一個不需要聲明著建立表的過程。即不需要create collection或create table之類操作。

直接用即可。

這里我們依舊首先驗證一個小細節。什么樣子的表操作才會導致表的生成。通過上面的命令。我們在還沒有student集合的時候對其進行查詢（find()），但是，之后顯示集合的命令可以看到并沒有為dt2建立student集合。

于是我直接在student表中插入一個Json對象（存儲在Mongodb的單元是Bson對象，在邏輯概念上是一個文檔）

> db.student.insert({name:"Viper",age:20}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> show collections 
student 
system.indexes 
>

這時候，當show collections的時候可以看見，student集合已經有了。這說明在建立集合時，必須想新的集合中插入有效數據，才能真正建立集合。

總結上面的兩個細節就是，在MongoDB中建立數據庫時，只要use數據庫，并且在數據庫下執行任何看似不會有任何影響的命令，如查詢集合，都會使得數據庫建立起來；但是，如果在數據庫下，對于新建集合的文檔查詢是不會導致集合建立的，必須有文檔數據插入集合，才能使得集合真正建立起來。這樣一對細節很多人未必知道！

另外當空數據庫建立集合時，會生成一個索引表，system.indexes。該數據庫下的所有集合的ObjectId的索引值全都存放在這里面。

#p#

那么下面我們來分別說說增刪改查。

增

前面的例子中其實已經加入了一條文檔，這里我們在增加一個文檔到student集合。

> db.student.insert({name:"TA",age:18,phone:["1311234567","021-87658765"],GPA:{Math:88,English:99}}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> db.student.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } 
{ "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } 
>

這里可以看到，我向mongodb的student集合中插入的兩個文檔，它們的“表結構”是不一樣的。這就是NoSQL數據庫與關系型數據庫的最重要區別之一（其他區別之前也提過，ACID特性（事務的支持），并發）。

其中第二條文檔中我們看到key-value的value可以是一些數、字符串等基本類型外，還可以是數組（其實可以理解為棧，后面的博客文章會介紹value是數組情況下的push和pop，所以理解為一種類似于棧的列表更妥貼），如上面的phone鍵。更強大的地方是，文檔，即插入的Json對象的keybalue的value可以是另一個Json對象，如上面的GPA鍵。

其實，這些數組、json對象更像是python語法中的列表和字典，哈哈哈哈。。。

這里，我將key-value的value數據類型做個整理：

null：表示空值或者不存在的值
布爾類型： true和false，如{male:true}
32位整數： Mongodb的控制臺使用JS引擎進行輸入，而JS僅僅支持64位浮點數，所以32位整數會被自動轉義
64位整數：同上，會被自動轉義成64位浮點數
64位浮點數： Mongodb的控制臺數字的默認類型。如{salary:23871.12}
字符串：UTF-8字符串都可以表示為字符串類型的數據
符號：在MongoDB中不支持這種類型，將自動轉義成字符串
ObjectId： MongoDB獨有，對象id時文檔中***的12位16進制的id。（時間戳 | 機器 | PID | 計數器）
日期：注意：使用的時候要加上new。如{birthday:new Date()}
正則表達式：文檔鍵值可以包含正則表達式，其正則表達式采用JS語法來表示。如：{key:/ho/i}
代碼：文檔中可以包含JS文檔。如{key:function(){/*........*/}}（可以是沒有函數名的匿名函數）
數組：文檔中的key的value可以表示為數組，數組內還可以嵌套數組。
內嵌文檔：文檔可以包含別的文檔，也可以作為value嵌入到父文檔中。如{x:{name:"happyBKs",age:2}}

插入之后的Json對象我們可以看到，新插入的每個文檔都被賦予了一個_id,這是可以理解為記錄的主，是mongodb自動生存成的key，它的value是一個特定的ObjectId對象，是一個96位二進制數，由機器碼、機器進程號、時間、當前命名空間的編號四個部分自動生成，***。當然，如果你愿意，也可以在插入Json對象時自己指定_id的value，只要未發生主鍵沖突，都可以正常插入。

增加一個記錄除了用insert方法之外還有一種方法，那就是save。它的功能是當你指定Json的_id，并且_id在集合中已經存在，那么它會更新相應的文檔；否則，則插入一個新的文檔。請看下面這個例子，_id的為1的Json對象，***次save是被添加，而第二次則是被更改。

> db.student.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } 
{ "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } 
> db.student.save({_id:1,name:"happyBKs",age:0}) 
WriteResult({ "nMatched" : 0, "nUpserted" : 1, "nModified" : 0, "_id" : 1 }) 
> db.student.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } 
{ "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } 
{ "_id" : 1, "name" : "happyBKs", "age" : 0 } 
> db.student.save({_id:1,name:"hahaBKs",age:2}) 
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 }) 
> db.student.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } 
{ "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } 
{ "_id" : 1, "name" : "hahaBKs", "age" : 2 } 
>

改

更改的操作用的是update方法。

用法為： db.collection.update({...},{...})

參數有兩個，***個指定要改誰，第二個指定改成什么。

但是事情沒有這么簡單，請看下面的例子。原本的打算是將名字為hahaBKs的記錄增加一個性別字段，但是發現除了_id的所有字段都被覆蓋掉了，只剩下了gender。這顯然不是我們的預想的結果。

> db.student.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } 
{ "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } 
{ "_id" : 1, "name" : "hahaBKs", "age" : 2 } 
> 
> db.student.update({name:"hahaBKs"},{gender:"male"}) 
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 }) 
> db.student.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } 
{ "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } 
{ "_id" : 1, "gender" : "male" } 
>

那么問題出在哪里呢？這里我們需要用到的一個操作符$set，具體的用法以后的文章李會詳細來說。

下面我直接給出一個解決辦法的示例，如下：

> db.student.insert({name:"TB",age:11,gender:"male",room:"301"}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> db.student.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } 
{ "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } 
{ "_id" : 1, "gender" : "male" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc521d3fc8173ba3302e6e"), "name" : "TB", "age" : 11, "gender" : "male", "room" : "301" } 
> db.student.update({name:"TB"},{$set:{age:22,classid:"1515"}}) 
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 }) 
> db.student.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fb0d853fc8173ba3302e6c"), "name" : "Viper", "age" : 20 } 
{ "_id" : ObjectId("54fb10493fc8173ba3302e6d"), "name" : "TA", "age" : 18, "phone" : [ "1311234567", "021-87658765" ], "GPA" : { "Math" : 88, "English" : 99 } } 
{ "_id" : 1, "gender" : "male" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc521d3fc8173ba3302e6e"), "name" : "TB", "age" : 22, "gender" : "male", "room" : "301", "classid" : "1515" } 
>

上面的例子是，增加了一個name叫TB的對象，然后對其進行更改，更改的內容包括，將原有age鍵的值11改成22，并增加一個新的鍵classid賦值“1515”。這里需要用到的操作符就是$set，用于設置鍵的值。

刪

刪除的方法是remove。

用法是 db.collection.remove({...})

參數里寫明想需要刪除的對象的條件。

注意，當參數空著，或者空的Json對象。即db.collection.remove()和db.collection.remove({})，將把該集合中的所有文檔全部刪除！！！

> db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr A"}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> db.class.insert({classname:"Math",teacher:"Mr B"}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> db.class.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fc54773fc8173ba3302e6f"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr A" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc54833fc8173ba3302e70"), "classname" : "Math", "teacher" : "Mr B" } 
> db.class.remove({classname:"English"}) 
WriteResult({ "nRemoved" : 1 }) 
> db.class.find() 
{ "_id" : ObjectId("54fc54833fc8173ba3302e70"), "classname" : "Math", "teacher" : "Mr B" } 
> 
> db.class.remove({}) 
WriteResult({ "nRemoved" : 1 }) 
> db.class.find() 
>

上面的例子中新建了一個class集合，并插入兩個文檔。其中種種，自己看吧。

查

用法兩種

db.collection.find({....}),其中參數是查詢對象的條件。如果find()或find({})就是全查，這和remove很類似。

db.collection.findOne({...})和find相似，但是它只會返回***個查詢到的符合條件的對象。

> db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr AAA"}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr ZZZ"}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr WWW"}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> db.class.insert({classname:"English",teacher:"Mr SSS"}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> db.class.insert({classname:"French",teacher:"Mr SSS"}) 
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) 
> db.class.find({}) 
{ "_id" : ObjectId("54fc562e3fc8173ba3302e71"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr AAA" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc56373fc8173ba3302e72"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr ZZZ" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc56413fc8173ba3302e73"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr WWW" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc564e3fc8173ba3302e74"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr SSS" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc56603fc8173ba3302e75"), "classname" : "French", "teacher" : "Mr SSS" } 
> db.class.findOne({classname:"English"}) 
{ 
"_id" : ObjectId("54fc562e3fc8173ba3302e71"), 
"classname" : "English", 
"teacher" : "Mr AAA" 
} 
> db.class.find({classname:"English"}) 
{ "_id" : ObjectId("54fc562e3fc8173ba3302e71"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr AAA" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc56373fc8173ba3302e72"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr ZZZ" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc56413fc8173ba3302e73"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr WWW" } 
{ "_id" : ObjectId("54fc564e3fc8173ba3302e74"), "classname" : "English", "teacher" : "Mr SSS" } 
>

博文出處：http://my.oschina.net/u/1156339/blog/384073

責任編輯：Ophira 來源： oschina博客

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