nosql篇mongodb初识与安装整理以及与关系型数据库对比

年前曾经写过关于mongodb的安装,但是后来有朋友弹窗说安装后遇到服务无法启动,在此将windows下以及Linux下的安装重新整理,顺便把会遇到的一些问题的解决方法写出来,其实mongodb的安装还是比较简单的.

随着互联网WEB2.0网站的兴起，传统关系型数据库力不从心

数据库高并发读写的需求

数据库并发负载非常高，往往每秒数万次读写请求，磁盘IO瓶颈

海量数据的高效率访问的需求

对数亿甚至数十亿的记录高效查询

高可扩展性和高可用性的需求

7*24小时高可用，Failover，易扩展

传统SQL数据库时代对大数据的处理

单表单库时代：用户不停的增长、数据量增大导致压力过大

Replication及主从分离

分表分库时代：按业务key分片到不同的库，通常按取模算法

增加维护成本，不停的重复劳动

没有完美的Sharding Framework（Hivedb，限制Order/Join）

需要的存储：高性能、分布式、易扩展

Nosql = Not Only SQL 根据海量数据特点补充关系型数据库的不足

NoSQL使用案例

MongoDB特点

面向集合(collection-orented)

意思是数据被分组存储在数据集中被称为一个集合,每个集合在数据库中都有一个唯一的标识名,并且可以包含无线数目的文档,集合的概念类似关系型数据库里的表,不同的是它不需要定义任何模式.

 

模式自由(schema-free)

集合里面没有列和行的概念,下面2个记录可以存放在同一个集合里

{“name”,”dennisit”}

{“age”,30}

 

文档型(documents type)

存储的数据是键值对的集合,键是字符串,值可以是数据类型集合里的任意类型,包括数组和文档,我们把这个数据格式称作”BSON”,即”Binary Serialized DocumentNotation ”.每一个文档相当于关系数据库中的一条记录.

 

MongoDB特征

MongoDB的特点是高性能、易部署、易使用,存储数据非常方便,主要特征有:

面向集合存储: 易于存储对象类型的数据

模式自由: 没有行列概念,不同类型数据记录可以放在同一个集合里

支持动态查询: 查询指令使用json形势的标记.可轻易查询文档中内嵌的对象及数组.

完整的索引支持:包含内部对象和数组,mongoDB的查询优化器会分析查询表达式,并生成一个高效的查询计划.

支持复制和故障恢复：MongoDB数据库支持服务器之间的数据复制,支持主从模式及服务器之间的相互复制,复制的目的是提供冗余及自动故障转移.

使用高效的二进制数据存储,包括大型对象(如视频,大图片等)

自动处理碎片,以支持云计算层次的伸缩性,自动分片功能支持水平的数据库集群,可动态添加额外的机器.

支持Python、PHP、Ruby、Java、C、C#、Javascript、Perl及C++语言的驱动程序,

支持存储格式为BSON(一种JSON的扩展)

 

MongoDB使用场景

适合作为信息基础设施的持久化缓存层

高效的实时性:MongoDB具备网站实时数据存储所需的复制及高度伸缩性

MongoDB的Bson数据格式非常适合文档化格式的存数及查询(每个BSON对象大小不能超过4M,如果超过4M时需要使用GridFS来储存数据)

高伸缩性的场景:适合由数十或数百台服务器组成的数据库.因为mongoDB已经包含了对MapReduce引擎的内置支持

大尺寸、低价值的数据存储

 

MongoDB不使用场景

要求高度事务性的系统

传统的商业智能应用

复杂多表查询

 

MongDB的数据管理

MongoDB使用了内存映射文件进行数据管理,把所有空间内存当缓存使用,且不能指定内存大小,这样可以最大限度提升性能,但是容易受其他程序干扰.

MongoDB数据空间采用预分配,目的是为了避免形成过多的磁盘碎片,它为每个数据库分配一系列文件,每个数据文件都会被预分配一个大小,第一二个文件名字为”.0”,大小为64M,第二个为”.1”为128M,依次类推,在32位模式运行时支持最大文件为2GB,随着数据量的增加,可以在其数据目录里看到这些不断递增的文件.

为避免记录删除后的数据的大规模挪动,原记录空间不删除,只标记”已删除”即可,以后还可以重复利用,所以删除记录不释放空间.

 

MongoDB的主键策略

MongoDB没有自动递增或序列特性,当BSON对象插入到数据库中时,,如果没有提供”_id”字段,数据库会自动生成一耳光ObjectId对象作为”_id”的值插入到集合中作为该文档的主键(避免了其它数据库意外地选择相同的惟一表示符的情况),”_id”的值由4字节的时间戳,3字节的机器号,2字节的进行id以及3字节的自增计数组成.当然字段”_id”的值可以手动生成.只要能保证唯一性.对于自增Id,查询时db.collection.find({_id:”xx”})查不到结果，正确写法是db.collection.find({_id:new ObjectId(“xx”)})

 

MongoDB官网: http://www.mongodb.org/

MongoDB下载地址: http://www.mongodb.org/downloads

 

Linux下安装MongoDB 

第一步: 下载MongoDB

[root@localhost mrms] # wget http://downloads.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-1.4.4.tgz

第二步：安装MongoDB

[root@localhost mrms]# tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-1.4.4.tgz

将解压的文件重命名为mongodb,cd到mongodb目录下创建数据库文件夹与日志文件夹

[root@localhost mrms]# cd mongodb
[root@localhost mongodb]# ls
bin  GNU-AGPL-3.0  include  lib64  README  THIRD-PARTY-NOTICES
[root@localhost mongodb]# mkdir data
[root@localhost mongodb]# mkdir logs

切换到bin目录下启动MonggoDB服务,这里选择第一个无--auth参数(不需要密码启动)

[root@localhost bin]# ./mongod --dbpath=../data --logpath=../logs --logappend --port=27017 --fork         [不需要密码登录]
[root@localhost bin]# ./mongod --dbpath=../data --logpath=../logs --logappend --auth --port=27017 --fork    [--auth参数,需要用户名/口令登录]

启动命令常用参数选项说明：

--dbpath 指定数据库的目录

--port 指定数据库的端口.默认是27017

--bind_ip 绑定IP

--directoryperdb 为每个db创建一个独立子目录

--logpath 指定日志存放目录

--logappend 指定日志生成方式(追加/覆盖)

--pidfilepath 指定进程文件路径,如果不指定,将不产生进程文件

--keyFile 集群模式的关键标识

--journal 启用日志

--nssize 指定.ns文件的大小,单位MB,默认是16M,最大是2GB

--maxConns最大的并发连接数

--notablescan 不允许进行表扫描

--noprealloc 关闭数据文件的预分配功能

--fork 以后台Daemon形势运行服务

更多的参数选项利用mongod --help进行查看

检查进程列表

pstree -p | grep mongod
或者
netstat -ntlp

如下图:

登录客户端

[root@localhost bin]# ./mongo

设置mongodb服务开机启动

将mongod服务添加到开机启动[追加到/etc/rc.local文件下]

[root@localhost mrms]#echo "/usr/local/mrms/mongodb/bin/mongod --dbpath=/usr/local/mrms/mongodb/data --logpath=/usr/local/mrms/mongodb/logs --auth --fork " >> /etc/rc.local

关闭mongoDB服务

pkill mongod
或者
killall mongod

 

注意:不能用kill -9杀掉 

ps -ef | grep mongod
kill -9 2596
这样导致mongodb的进程将无法启动了.
解决办法: cd到mongodb的data目录下降mongod.lock这个锁文件删掉 rm -rf mongod.lock

 

Windows下安装MongoDB

下载mongoDB安装包,解压到D:\program files\mongo,解压下的文件结构如下图

在mongo目下创建data(存放数据)文件和logs(存放日志)文件

通常情况下启动数据库只需要关注其中的2个命令:mongod和mongo,前者是mongdb数据库进程本身,是核心数据库服务器,后者是命令行shell客户端,其使用方法类似于mysql命令行shell客户端,用户确保所有内容都已正常安装且能正常运行,并且可以对数据进行CRUD操作,执行管理任务等.

cmd启动dos界面,cd 到D:\program files\mongo\bin>目录,输入:mongod --dbpath=../data --logpath=../logs/mongodb.log

重新启动一个窗口,使用mongo启动客户端

如图,mongodb服务启动成功.

MongoDB的GUI管理工具

MongoVUE、RockMongo、MongoHub(针对Mac平台的MongoDB图形管理客户端)

MongoDB的体系结构

MongoDB中一系列物理文件(数据文件、日志文件等),的集合或与之对应的逻辑结构(集合、文档等)称为数据库,简单来说,数据库是由一系列与磁盘有关的物理文件组成的.

MongoDB由databases组成,databases由collections组成,collections由document(相当于行)组成,而document油fields(相当于列)组成.

MongoDB是异步写数据.

Mongodb与关系型数据库对比

1.逻辑结构关系对比

关系型数据库:

MySQL数据库(database)、表(table)、记录(rows) 三个层次概念

非关系型数据库:

MongoDB数据库(database)、集合(collection)、文档对象(document三个层次概念

MongoDB里的集合对应于关系型数据库里的表,但是集合中没有列、行和关系的概念,集合中只有文档,一个文档就相当于一条记录,这体现了模式自由的特点.

2.数据存储结构

MySQL的数据存储结构

MySQL的每个数据库存放在一个与数据库同名的文件夹中,MySQL如果使用MyISAM存储引擎,数据库文件类型就包括.frm、.MYD、.MYI。

MongoDB的数据存储结构

MongoDB默认的数据目录是/data/db,它负责存储所有的MongoDB的数据文件,在MongoDB内部,每个数据库都包含一个.ns文件和一些数据文件,而且这些

数据文件会随着数据量的增加而变得越来越多, 所以如果系统中有一个叫做mydb的数据库,那么构成mydb这个数据库的文件就会由mydb.ns、mydb.0、mydb.1等等组成.

查看mongodb中的数据库信息,有多少数据库
show dbs

查看当前数据库
db

查看当前数据库中有多少个集合
show tables或者show collections

往当前数据库中的c1集合中插入一条数据,系统会自动创建c1集合,并插入数据
db.c1.insert({name:"user1"});

查询c1集合中的对象
db.c1.find();

3.MongDB的日志

MongoDB中有几种日志,分别是系统日志、Journal日志、oplog主从日志、慢查询日志等.

系统日志
系统日志在mongdb数据库中很重要,它记录着MongoDB启动和停止操作,以及服务器在运行过程中发生的任何异常信息.配置系统日志比较简单,只需要在启动时mongod时指定一个logpath参数即可

Journal日志
Journal日志通过预写式的redo日志为MongoDB增加了额外的可靠性,开启该功能时,数据的更新会先写入Journal日志,定期提交,然后在真实数据上执行这些变更,如果服务器安全关闭,日志会被清除在服务器启动时,如果存在Journal日志,则会执行提交.启动Journal功能只需要在启动mongod时指定-journal参数即可,这样,系统的Journal信息都会被放到数据库目录(默认是/data/db)的journal文件夹中

oplog日志
MongoDB的高可复用策略中有一种叫做Replica Sets,Replica Sets复制过程中一个服务器充当主服务器,而一个或多个服务器充当从服务器,主服务器将更新写入一个本地的collection中,这个collection记录着发生在主服务器的更新操作,并将这些操作分发到从服务器上.
这个日志是一个capped Collection,且有大小之分,所以最好在启动mongod服务时配置好大小(单位:MB). mongd -oplogsize=1024

慢查询日志
慢查询日志记录了执行时间超过所设定时间阈值的操作语句,慢查询日志对于发现性能有问题的语句很有帮助,建议开启此功能经常分析该日志的内容.要配置这个功能值需要在mongod启动时指定profile参数即可.
Eg.将超过5s的操作记录都记录下来
mongod --profile=1 --slowms=5
运行一段时间后,可以通过查看db.system.profile这个collection来获取慢日志信息

4.MongoDB的数据类型

MongoDB的文档使用BSON(Binary JSON)来组织数据,BSON类似于JSON,JSON只是一种简单的表示数据的方式,只包含了6种数据类型(null、布尔、数字、字符串、数组及对象),不能完全满足负责业务的需要,因此,BSON还提供日期,32位数字、64位数字等类型.

 

MongoDB中的key-value值支持类型
1.null
null类型用于表示空值或不存在的字段
eg.     {"one" ： null}

2.布尔类型
布尔类型有2个值true和false
eg.    {"one" ： true}

3.32位整数
MongoDB的控制台使用js引擎进行输入,而JS仅支持64位浮点数,所以32位整数将会被自动转义.

4.64位整数
64位整数与32位整数一样,在MongoDB控制台使用时,会转义为64位浮点数

5.64位浮点数
MongoDB控制台数字的默认类型
eg.    {"one":2.02} {"one":521}

6.字符串
UTF-8字符串都可以表示为字符串类型的数据
eg.    {"one" : "hello world"}

7.符号
在MongoDB控制台中不支持这种类型,将自动转义成字符串.

8.ObjectOId类型
对象id是文档中唯一的12位的ID
0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|10|11
时间戳|机器|PID|计数器一起形成ObjectId值
eg.     ObjectId("4eae239f63520362e051e7fd");

9.日期
注意,使用的时候要加上new
eg.    {"one" : new Date()}

10.正则表达式
文档键值可以包含正则表达式,其正则表达式采用JS语法来表示.
eg.    {"one" : /ho/i}

11.代码
文档中可以包含JS代码
eg.    {"one" : function(){/*……*/}}

12.数组
文档中键值可以表示为数组,在数组内还可以嵌套数组
eg.    {"x" : [ "a", "b", ["A","B"] ]}

13.内嵌文档
文档可以包含别的文档,也可以作为值嵌入到父文档中
eg.    {"x" : {"name" : "tom", "age":20} }

 

Mongodb常用命令

控制台中的基本操作命令

如果想查看当前连接在哪个数据库下面,可以直接输入db

查看用户列表db.system.users.find();

查看所有用户 show users;

查看所有数据库 show dbs;

查看所有集合 show collections;

删除当前的数据库 db.dropDatabase();

删除collection db.集合名.drop();

想支持mongoDB支持哪些命令, 可以直接输入help

想知道当前数据库支持哪些方法: db.help();

想知道当前集合支持哪些方法: db.集合名.help();

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