数据库切换
- 查看当前数据库名称
db
- 查看所有数据库名称
- 列出所有在物理上存在的数据库
show dbs
- 切换数据库
- 如果数据库不存在,则指向数据库,但不创建,直到插入数据或创建集合时数据库才被创建
use 数据库名称
- 默认的数据库为test,如果你没有创建新的数据库,集合将存放在test数据库中
数据库删除
- 删除当前指向的数据库
- 如果数据库不存在,则什么也不做
db.dropDatabase()
集合创建
- 语法
db.createCollection(name, options)
- name是要创建的集合的名称
- options是一个文档,用于指定集合的配置
- 选项参数是可选的,所以只需要到指定的集合名称。以下是可以使用的选项列表:
- 例1:不限制集合大小
db.createCollection("stu")
- 例2:限制集合大小,后面学会插入语句后可以查看效果
- 参数capped:默认值为false表示不设置上限,值为true表示设置上限
- 参数size:当capped值为true时,需要指定此参数,表示上限大小,当文档达到上限时,会将之前的数据覆盖,单位为字节
db.createCollection("sub", { capped : true, size : 10 } )
查看当前数据库的集合
- 语法
show collections
删除
- 语法
db.集合名称.drop()
数据类型
- 下表为MongoDB中常用的几种数据类型:
- Object ID:文档ID
- String:字符串,最常用,必须是有效的UTF-8
- Boolean:存储一个布尔值,true或false
- Integer:整数可以是32位或64位,这取决于服务器
- Double:存储浮点值
- Arrays:数组或列表,多个值存储到一个键
- Object:用于嵌入式的文档,即一个值为一个文档
- Null:存储Null值
- Timestamp:时间戳
- Date:存储当前日期或时间的UNIX时间格式
object id
- 每个文档都有一个属性,为_id,保证每个文档的唯一性
- 可以自己去设置_id插入文档
- 如果没有提供,那么MongoDB为每个文档提供了一个独特的_id,类型为objectID
- objectID是一个12字节的十六进制数
- 前4个字节为当前时间戳
- 接下来3个字节的机器ID
- 接下来的2个字节中MongoDB的服务进程id
- 最后3个字节是简单的增量值
[简介](file:///F:/001 数据库/第4章 数据库/第2节 MongoDB/01.MongoDB基础/)
插入
- 语法
db.集合名称.insert(document)
- 插入文档时,如果不指定_id参数,MongoDB会为文档分配一个唯一的ObjectId
- 例1
db.stu.insert({name:'gj',gender:1})
- 例2
s1={_id:'20160101',name:'hr'}
s1.gender=0
db.stu.insert(s1)
简单查询
- 语法
db.集合名称.find()
更新
- 语法
db.集合名称.update(
<query>,
<update>,
{multi: <boolean>}
)
- 参数query:查询条件,类似sql语句update中where部分
- 参数update:更新操作符,类似sql语句update中set部分
- 参数multi:可选,默认是false,表示只更新找到的第一条记录,值为true表示把满足条件的文档全部更新
- 例3:全文档更新
db.stu.update({name:'hr'},{name:'mnc'})
- 例4:指定属性更新,通过操作符$set
db.stu.insert({name:'hr',gender:0})
db.stu.update({name:'hr'},{$set:{name:'hys'}}) // 只改变部分
- 例5:修改多条匹配到的数据
db.stu.update({},{$set:{gender:0}},{multi:true})
保存
- 语法
db.集合名称.save(document)
- 如果文档的_id已经存在则修改,如果文档的_id不存在则添加
- 例6
db.stu.save({_id:'20160102','name':'yk',gender:1})
- 例7
db.stu.save({_id:'20160102','name':'wyk'})
删除
- 语法
db.集合名称.remove(
<query>,
{
justOne: <boolean>
}
)
- 参数query:可选,删除的文档的条件
- 参数justOne:可选,如果设为true或1,则只删除一条,默认false,表示删除多条
- 例8:只删除匹配到的第一条
db.stu.remove({gender:0},{justOne:true})
- 例9:全部删除
db.stu.remove({})
关于size的示例
- 例10
- 创建集合
db.createCollection('sub',{capped:true,size:10})
- 插入第一条数据库查询
db.sub.insert({title:'linux',count:10})
db.sub.find()
- 插入第二条数据库查询
db.sub.insert({title:'web',count:15})
db.sub.find()
- 插入第三条数据库查询
db.sub.insert({title:'sql',count:8})
db.sub.find()
- 插入第四条数据库查询
db.sub.insert({title:'django',count:12})
db.sub.find()
- 插入第五条数据库查询
db.sub.insert({title:'python',count:14})
db.sub.find()
数据查询
基本查询
- 方法find():查询
db.集合名称.find({条件文档})
- 方法findOne():查询,只返回第一个
db.集合名称.findOne({条件文档})
- 方法pretty():将结果格式化
db.集合名称.find({条件文档}).pretty()
比较运算符
- 等于,默认是等于判断,没有运算符
- 小于$lt
- 小于或等于$lte
- 大于$gt
- 大于或等于$gte
- 不等于$ne
- 例1:查询名称等于'gj'的学生
db.stu.find({name:'gj'})
- 例2:查询年龄大于或等于18的学生
db.stu.find({age:{$gte:18}})
逻辑运算符
- 查询时可以有多个条件,多个条件之间需要通过逻辑运算符连接
- 逻辑与:默认是逻辑与的关系
- 例3:查询年龄大于或等于18,并且性别为1的学生
db.stu.find({age:{$gte:18},gender:1})
- 逻辑或:使用$or
- 例4:查询年龄大于18,或性别为0的学生
db.stu.find({$or:[{age:{$gt:18}},{gender:1}]})
- and和or一起使用
- 例5:查询年龄大于18或性别为0的学生,并且学生的姓名为gj
db.stu.find(
{$or:[{age:{$gte:18}},{gender:1}],name:'gj'} )
范围运算符
- 使用"$in","$nin" 判断是否在某个范围内
- 例6:查询年龄为18、28的学生
db.stu.find({age:{$in:[18,28]}})
支持正则表达式
- 使用//或$regex编写正则表达式
- 例7:查询姓黄的学生
db.stu.find({name:/^黄/})
db.stu.find({name:{$regex:'^黄'}}})
自定义查询
- 使用$where后面写一个函数,返回满足条件的数据
- 例7:查询年龄大于30的学生
db.stu.find({$where:function(){return this.age>20}})
Limit
- 方法limit():用于读取指定数量的文档
- 语法:
db.集合名称.find().limit(NUMBER)
- 参数NUMBER表示要获取文档的条数
- 如果没有指定参数则显示集合中的所有文档
- 例1:查询2条学生信息
db.stu.find().limit(2)
skip
- 方法skip():用于跳过指定数量的文档
- 语法:
db.集合名称.find().skip(NUMBER)
- 参数NUMBER表示跳过的记录条数,默认值为0
- 例2:查询从第3条开始的学生信息
db.stu.find().skip(2)
一起使用
- 方法limit()和skip()可以一起使用,不分先后顺序
- 创建数据集
for(i=0;i<15;i++){db.t1.insert({_id:i})}
- 查询第5至8条数据
db.stu.find().limit(4).skip(5)
或
db.stu.find().skip(5).limit(4)
投影
- 在查询到的返回结果中,只选择必要的字段,而不是选择一个文档的整个字段
- 如:一个文档有5个字段,需要显示只有3个,投影其中3个字段即可
- 语法:
- 参数为字段与值,值为1表示显示,值为0不显示
db.集合名称.find({},{字段名称:1,...})
- 对于需要显示的字段,设置为1即可,不设置即为不显示
- 特殊:对于_id列默认是显示的,如果不显示需要明确设置为0
- 例1
db.stu.find({},{name:1,gender:1})
- 例2
db.stu.find({},{_id:0,name:1,gender:1})
排序
- 方法sort(),用于对结果集进行排序
- 语法
db.集合名称.find().sort({字段:1,...})
- 参数1为升序排列
- 参数-1为降序排列
- 例1:根据性别降序,再根据年龄升序
db.stu.find().sort({gender:-1,age:1})
统计个数
- 方法count()用于统计结果集中文档条数
- 语法
db.集合名称.find({条件}).count()
- 也可以与为
db.集合名称.count({条件})
- 例1:统计男生人数
db.stu.find({gender:1}).count()
- 例2:统计年龄大于20的男生人数
db.stu.count({age:{$gt:20},gender:1})
消除重复
- 方法distinct()对数据进行去重
- 语法
db.集合名称.distinct('去重字段',{条件})
- 例1:查找年龄大于18的性别(去重)
db.stu.distinct('gender',{age:{$gt:18}})
聚合 aggregate
- 聚合(aggregate)主要用于计算数据,类似sql中的sum()、avg()
- 语法
db.集合名称.aggregate([{管道:{表达式}}])
管道
- 管道在Unix和Linux中一般用于将当前命令的输出结果作为下一个命令的输入
ps ajx | grep mongo
- 在mongodb中,管道具有同样的作用,文档处理完毕后,通过管道进行下一次处理
- 常用管道
- $group:将集合中的文档分组,可用于统计结果
- $match:过滤数据,只输出符合条件的文档
- $project:修改输入文档的结构,如重命名、增加、删除字段、创建计算结果
- $sort:将输入文档排序后输出
- $limit:限制聚合管道返回的文档数
- $skip:跳过指定数量的文档,并返回余下的文档
- $unwind:将数组类型的字段进行拆分
表达式
- 处理输入文档并输出
- 语法
表达式:'$列名'
- 常用表达式
- $sum:计算总和,$sum:1同count表示计数
- $avg:计算平均值
- $min:获取最小值
- $max:获取最大值
- $push:在结果文档中插入值到一个数组中
- $first:根据资源文档的排序获取第一个文档数据
- $last:根据资源文档的排序获取最后一个文档数据
$group
- 将集合中的文档分组,可用于统计结果
- _id表示分组的依据,使用某个字段的格式为'$字段'
- 例1:统计男生、女生的总人数
db.stu.aggregate([
{$group:
{
_id:'$gender',
counter:{$sum:1}
}
}
])
Group by null
- 将集合中所有文档分为一组
- 例2:求学生总人数、平均年龄
db.stu.aggregate([
{$group:
{
_id:null,
counter:{$sum:1},
avgAge:{$avg:'$age'}
}
}
])
透视数据
- 例3:统计学生性别及学生姓名
db.stu.aggregate([
{$group:
{
_id:'$gender',
name:{$push:'$name'}
}
}
])
- 使用$$ROOT可以将文档内容加入到结果集的数组中,代码如下
db.stu.aggregate([
{$group:
{
_id:'$gender',
name:{$push:'$$ROOT'}
}
}
])
$match
- 用于过滤数据,只输出符合条件的文档
- 使用MongoDB的标准查询操作
- 例1:查询年龄大于20的学生
db.stu.aggregate([
{$match:{age:{$gt:20}}}
])
- 例2:查询年龄大于20的男生、女生人数
db.stu.aggregate([
{$match:{age:{$gt:20}}},
{$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}}
])
$project
- 修改输入文档的结构,如重命名、增加、删除字段、创建计算结果
- 例1:查询学生的姓名、年龄
db.stu.aggregate([
{$project:{_id:0,name:1,age:1}}
])
- 例2:查询男生、女生人数,输出人数
db.stu.aggregate([
{$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
{$project:{_id:0,counter:1}}
])
$sort
- 将输入文档排序后输出
- 例1:查询学生信息,按年龄升序
b.stu.aggregate([{$sort:{age:1}}])
- 例2:查询男生、女生人数,按人数降序
db.stu.aggregate([
{$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
{$sort:{counter:-1}}
])
$limit
- 限制聚合管道返回的文档数
- 例1:查询2条学生信息
db.stu.aggregate([{$limit:2}])
$skip
- 跳过指定数量的文档,并返回余下的文档
- 例2:查询从第3条开始的学生信息
db.stu.aggregate([{$skip:2}])
- 例3:统计男生、女生人数,按人数升序,取第二条数据
db.stu.aggregate([
{$group:{_id:'$gender',counter:{$sum:1}}},
{$sort:{counter:1}},
{$skip:1},
{$limit:1}
])
- 注意顺序:先写skip,再写limit
$unwind
- 将文档中的某一个数组类型字段拆分成多条,每条包含数组中的一个值
语法1
- 对某字段值进行拆分
db.集合名称.aggregate([{$unwind:'$字段名称'}])
- 构造数据
db.t2.insert({_id:1,item:'t-shirt',size:['S','M','L']})
- 查询
db.t2.aggregate([{$unwind:'$size'}])
语法2
- 对某字段值进行拆分
- 处理空数组、非数组、无字段、null情况
db.inventory.aggregate([{
$unwind:{
path:'$字段名称',
preserveNullAndEmptyArrays:<boolean>#防止数据丢失
}
}])
- 构造数据
db.t3.insert([
{ "_id" : 1, "item" : "a", "size": [ "S", "M", "L"] },
{ "_id" : 2, "item" : "b", "size" : [ ] },
{ "_id" : 3, "item" : "c", "size": "M" },
{ "_id" : 4, "item" : "d" },
{ "_id" : 5, "item" : "e", "size" : null }
])
- 使用语法1查询
db.t3.aggregate([{$unwind:'$size'}])
- 查看查询结果,发现对于空数组、无字段、null的文档,都被丢弃了
- 问:如何能不丢弃呢?
- 答:使用语法2查询
db.t3.aggregate([{$unwind:{path:'$sizes',preserveNullAndEmptyArrays:true}}])
超级管理员
- 为了更安全的访问mongodb,需要访问者提供用户名和密码,于是需要在mongodb中创建用户
- 采用了角色-用户-数据库的安全管理方式
- 常用系统角色如下:
- root:只在admin数据库中可用,超级账号,超级权限
- Read:允许用户读取指定数据库
- readWrite:允许用户读写指定数据库
- 创建超级管理用户
use admin
db.createUser({
user:'admin',
pwd:'123',
roles:[{role:'root',db:'admin'}]
})
启用安全认证
- 修改配置文件
sudo vi /etc/mongod.conf
- 启用身份验证
- 注意:keys and values之间一定要加空格, 否则解析会报错
security:
authorization: enabled
- 重启服务
sudo service mongod stop
sudo service mongod start
- 终端连接
mongo -u 'admin' -p '123' --authenticationDatabase 'admin'
普通用户管理
- 使用超级管理员登录,然后进入用户管理操作
- 查看当前数据库的用户
use test1
show users
- 创建普通用户
db.createUser({
user:'t1',
pwd:'123',
roles:[{role:'readWrite',db:'test1'}]
})
- 终端连接
mongo -u t1 -p 123 --authenticationDatabase test1
- 切换数据库,执行命令查看效果
- 修改用户:可以修改pwd、roles属性
db.updateUser('t1',{pwd:'456'})
复制(副本集)
什么是复制
- 复制提供了数据的冗余备份,并在多个服务器上存储数据副本,提高了数据的可用性,并可以保证数据的安全性
- 复制还允许从硬件故障和服务中断中恢复数据
为什么要复制
- 数据备份
- 数据灾难恢复
- 读写分离
- 高(24* 7)数据可用性
- 无宕机维护
- 副本集对应用程序是透明
复制的工作原理
- 复制至少需要两个节点A、B...
- A是主节点,负责处理客户端请求
- 其余的都是从节点,负责复制主节点上的数据
- 节点常见的搭配方式为:一主一从、一主多从
- 主节点记录在其上的所有操作,从节点定期轮询主节点获取这些操作,然后对自己的数据副本执行这些操作,从而保证从节点的数据与主节点一致
- 主节点与从节点进行数据交互保障数据的一致性
复制的特点
- N 个节点的集群
- 任何节点可作为主节点
- 所有写入操作都在主节点上
- 自动故障转移
- 自动恢复
设置复制节点
- 接下来的操作需要打开多个终端窗口,而且可能会连接多台ubuntu主机,会显得有些乱,建议在xshell中实现
- step1:创建数据库目录t1、t2
- 在Desktop目录下演示,其它目录也可以,注意权限即可
mkdir t1
mkdir t2
- step2:使用如下格式启动mongod,注意replSet的名称是一致的
mongod --bind_ip 192.168.196.128 --port 27017 --dbpath ~/Desktop/t1 --replSet rs0
mongod --bind_ip 192.168.196.128 --port 27018 --dbpath ~/Desktop/t2 --replSet rs0
- step3:连接主服务器,此处设置192.168.196.128:27017为主服务器
mongo --host 192.168.196.128 --port 27017
- step4:初始化
rs.initiate()
- 初始化完成后,提示符如下图:
- step5:查看当前状态
rs.status()
- 当前状态如下图:
- step6:添加复本集
rs.add('192.168.196.128:27018')
- step7:复本集添加成功后,当前状态如下图:
- step8:连接第二个mongo服务
mongo --host 192.168.196.128 --port 27018
- 连接成功后,提示符如下图:
- step9:向主服务器中插入数据
use test1
for(i=0;i<10;i++){db.t1.insert({_id:i})}
db.t1.find()
- step10:在从服务器中插查询
- 说明:如果在从服务器上进行读操作,需要设置rs.slaveOk()
rs.slaveOk()
db.t1.find()
其它说明
- 删除从节点
rs.remove('192.168.196.128:27018')
- 关闭主服务器后,再重新启动,会发现原来的从服务器变为了从服务器,新启动的服务器(原来的从服务器)变为了从服务器
分片
- 在Mongodb里面存在另一种集群,就是分片技术,可以满足MongoDB数据量大量增长的需求
- 当MongoDB存储海量的数据时,一台机器可能不足以存储数据,也可能不足以提供可接受的读写吞吐量,这时,我们就可以通过在多台机器上分割数据,使得数据库系统能存储和处理更多的数据
为什么使用分片
- 本地磁盘不够大
- 当请求量巨大时会出现内存不足。
- 垂直扩展价格昂贵(内存、磁盘、cpu)
实现分片
分片结构图如下:
- 实现分片需要3部分:
- 路由服务器mongos:客户端由此接入,根据分片依据,将数据写入到不同的数据服务器
- 配置服务器mongod:将数据进行分片的依据
- 数据服务器mongod:可以有多台物理机,用于存储实际的数据块
- 设计端口如下:
- 路由服务器:60001
- 配置服务器:60002
- 数据服务器1:60003
- 数据服务器2:60004
- step1:启动数据服务器,当前位于Desktop目录下
sudo mkdir t1 sudo mkdir t2 sudo mongod --port 60003 --dbpath=~/Desktop/t1 sudo mongod --port 60004 --dbpath=~/Desktop/t2
- step2:启动配置服务器
sudo mkdir conf sudo mongod --port 60002 --dbpath=~/Desktop/conf
- step3:启动路由服务器
sudo mongos --port 60001 --configdb 192.168.196.128:60002
- step4:在路由服务器中添加数据服务器
mongo --port 60001 use admin db.runCommand({addshard:'192.168.196.128:60003'}) db.runCommand({addshard:'192.168.196.128:60004'})
- step5:对数据库test1启用分片
db.runCommand({enablesharding:'test1'})
- step6:指定片键,即集合中文档的分片依据
db.runCommand({shardcollection:'test1.t1',key:{name:1}})
- step7:测试数据,向集合中插入1W条数据
for(i=0;i<10000;i++){ db.t1.insert({name:'abc'+i}) }
- step8:查看数据存储情况
db.printShardingStatus()
- 可以查看到数据均匀存储在了数据服务器上
- step9:查询数据
db.t1.find({name:'abc1000'}) db.t1.find({name:'abc9000'})
- 分片的使用,对于客户端是透明的,对数据的读写没有变化
- 实现分片需要3部分:
备份
- 语法
mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory
- -h:服务器地址,也可以指定端口号
- -d:需要备份的数据库名称
- -o:备份的数据存放位置,此目录中存放着备份出来的数据
- 例1
sudo mkdir test1bak
sudo mongodump -h 192.168.196.128:27017 -d test1 -o ~/Desktop/test1bak
恢复
- 语法
mongorestore -h dbhost -d dbname --dir dbdirectory
- -h:服务器地址
- -d:需要恢复的数据库实例
- --dir:备份数据所在位置
- 例2
mongorestore -h 192.168.196.128:27017 -d test2 --dir ~/Desktop/test1bak/test1
MapReduce
- ```
Google在2003年到2004年公布了关于GFS、MapReduce和BigTable三篇技术论文,这也成为后来云计算发展的重要基石,
谷歌技术有"三宝",GFS(分布式文件系统)、MapReduce编程模型(Map映射和Reduce归约)和BigTable(分布式数据存储系统)!
`Map-Reduce`是一种计算模型,简单的说就是将大批量的工作(数据)分解(MAP)执行,然后再将结果规约(REDUCE)成最终结果。
![](/photos/03-map-reduce.png)
Google 2014年 I/O大会:`Google`已经停用`MapReduce`,开发并发布了一个新的超大规模云分析系统`Cloud Dataflow`。
![](/photos/01-aggregation-pipeline.png)
###MapReduce 命令
以下是MapReduce的基本语法:
```javascript
>db.collection.mapReduce(
function() {emit(key,value);}, //map 函数
function(key,values) {return reduceFunction}, //reduce 函数
{
out: collection,
query: document,
sort: document,
limit: number
}
)
使用 MapReduce 要实现两个函数 Map
函数和 Reduce
函数,Map
函数调用 emit(key, value)
, 遍历 collection
中所有的记录, 将key
与 value
传递给 Reduce
函数进行处理。
Map 函数必须调用 emit(key, value)
返回键值对。
参数说明:
- map :映射函数 (生成键值对序列,作为 reduce 函数参数)。
- reduce :(规约)统计函数,reduce函数的任务就是将key-values变成key-value,也就是把values数组变成一个单一的值value。
- out :统计结果存放集合 (不指定则使用临时集合,在客户端断开后自动删除)。
- query :一个筛选条件,只有满足条件的文档才会调用map函数。(query,limit,sort可以随意组合)
- sort :和limit结合的sort排序参数(也是在发往map函数前给文档排序),可以优化分组机制
- limit :执行map函数之前,限定文档数量的上限(要是没有limit,单独使用sort的用处不大)
MR示例
现有集合 orders
内容如下
db.orders.insert([
{
_id: 1,
cust_id: "marong",
ord_date: new Date("Oct 04, 2012"),
status: 'A',
items: [ { sku: "mmm", qty: 5, price: 2.5 },
{ sku: "nnn", qty: 5, price: 2.5 } ]
},
{
_id: 2,
cust_id: "marong",
ord_date: new Date("Oct 05, 2012"),
status: 'B',
items: [ { sku: "mmm", qty: 5, price: 3 },
{ sku: "nnn", qty: 5, price: 3 } ]
}
])
计算每个客户的总消费
执行过程:
1. 执行 map 操作过程
- 定义
map
(映射) 函数来处理每个文档: - 映射每个文档的
cust_id
, 并处理items
- 先遍历
items
,分别对每个items
成员qty
和price
相乘再求总和
var mapFunction2 = function() {
var key = this.cust_id;
var value = 0;
for (var idx = 0; idx < this.items.length; idx++) {
value += this.items[idx].qty * this.items[idx].price;
}
emit(key, value);
};
2. 定义reduce 函数有两个参数 keyCustId 和 valuesPrices
valuesPrices
是数组,由keyCustId
分组, 收集value
而来reduces
函数 对valuesPrices
数组 求和.
var reduceFunction2 = function(keyCustId, valuesPrices) {
return Array.sum(valuesPrices);
};
3. 执行 map-reduce 函数
db.orders.mapReduce(
mapFunction2,
reduceFunction2,
{ out: "map_reduce_example" }
)
与python交互
- 点击查看官方文档
- 安装python包
进入虚拟环境
sudo pip install pymongo
或源码安装
python setup.py
- 引入包pymongo
import pymongo
- 连接,创建客户端
client=pymongo.MongoClient("localhost", 27017)
- 获得数据库test1
db=client.test1
- 获得集合stu
stu = db.stu
- 添加文档
s1={name:'gj',age:18}
s1_id = stu.insert_one(s1).inserted_id
- 查找一个文档
s2=stu.find_one()
- 查找多个文档1
for cur in stu.find():
print cur
- 查找多个文档2
cur=stu.find()
cur.next()
cur.next()
cur.next()
- 获取文档个数
print stu.count()