什么是MongoDB？简介、架构、功能和示例

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什么是MongoDB？

什么是MongoDB？MongoDB是一个面向文档的NoSQL数据库，用于大容量数据存储。MongoDB是2000年代中期出现的一个数据库，属于NoSQL数据库。

在这个教学大纲里，你会学习

• 什么是MongoDB？ • MongoDB功能 • MongoDB 例子 • MongoDB架构的关键组件 • 为什么使用MongoDB • MongoDB中的数据建模 • MongoDB和RDBMS之间的差异

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MongoDB功能

1. 每个数据库都包含集合，而集合又包含文档。每个文档可以有不同的字段数。每个文档的大小和内容可以彼此不同。
2. 文档结构更符合开发人员如何用各自的编程语言构造类和对象。开发人员通常会说，他们的类不是行和列，而是有一个带有键值对的清晰结构。
3. 正如NoSQL数据库简介中所看到的，行（或MongoDB中调用的文档）不需要预先定义模式。相反，可以动态创建字段。
4. MongoDB中可用的数据模型允许您更容易地表示层次关系、存储数组和其他更复杂的结构。
5. 可扩展性—MongoDB环境非常容易扩展。世界各地的公司都定义了集群，其中一些公司运行100多个节点，数据库中有大约数百万个文档。

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MongoDB 例子

下面的示例显示如何在MongoDB中建模文档。

1. MongoDB添加了_id字段以唯一标识集合中的文档。
2. 您可以注意到，RDBMS中的订单数据（OrderID、Product和Quantity ）通常存储在单独的表中，而在MongoDB中，它实际上存储在集合本身的一个嵌入文档中。这是MongoDB中数据建模方式的主要区别之一。

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MongoDB架构的关键组件

以下是MongoDB中使用的一些常用术语

1. _ id – 这是每个MongoDB文档中都需要的字段。_id字段表示MongoDB文档中的唯一值。“ID”字段类似于文档的主键。如果创建一个没有id字段的新文档，MongoDB将自动创建该字段。例如，如果我们看到上面的customer表的示例，MongoDB 将向集合中的每个文档添加一个24位的唯一标识符。

_Id CustomerID CustomerName OrderID563479cc8a8a4246bd27d784 11 Guru99 111563479cc7a8a4246bd47d784 22 Trevor Smith 222563479cc9a8a4246bd57d784 33 Nicole 333

1. 集合 – 这是一组MongoDB文档。集合相当于在任何其他RDM（如Oracle或MS SQL）中创建的表。单个数据库中存在集合。从介绍集合中可以看出，不强制任何类型的结构。
2. 游标 – 这是指向查询结果集的指针。客户机可以遍历光标以检索结果。
3. 数据库 – 这是一个用于集合的容器，就像在RDMS中一样，其中它是一个用于表的容器。每个数据库在文件系统上都有自己的文件集。MongoDB服务器可以存储多个数据库。
4. 文件 – MongoDB集合中的记录基本上称为文档。文档将依次由字段名和值组成。
5. 字段 – 文档中的名称-值对。文档有零个或多个字段。字段类似于关系数据库中的列。

下图显示了具有键值对的字段示例。因此在下面的示例中，CustomerID和11是文档中定义的键值对之一。

6.JSON – 这被称为javascript对象表示法。这是一种人类可读的纯文本格式，用于表示结构化数据。目前许多编程语言都支持JSON。

只需简单说明ID字段和普通集合字段之间的关键区别。标识字段用于唯一标识集合中的文档，并在创建集合时由MongoDB自动添加。

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为什么使用MongoDB?

下面是为什么应该开始使用MongoDB的几个原因

1. 面向文档 – 由于MongoDB是一个NoSQL类型的数据库，因此它不使用关系类型格式的数据，而是将数据存储在文档中。这使得MongoDB非常灵活，能够适应实际的业务环境和需求。
2. 即席查询 – MongoDB支持按字段、范围查询和正则表达式搜索。可以进行查询以返回文档中的特定字段。
3. 索引-可以创建索引以提高MongoDB中搜索的性能。MongoDB文档中的任何字段都可以被索引。
4. 复制-MongoDB可以为副本集提供高可用性。副本集由两个或多个Mongo DB实例组成。每个副本集成员可以随时扮演主副本或辅助副本的角色。主副本是与客户机交互并执行所有读/写操作的主服务器。辅助副本使用内置复制来维护主副本的数据。当主副本失败时，副本集会自动切换到辅助副本，然后成为主服务器。
5. 负载均衡 – MongoDB使用sharding的概念，通过跨多个MongoDB实例拆分数据来横向扩展。MongoDB可以在多个服务器上运行，平衡负载和/或复制数据，以在硬件故障时保持系统的正常运行。

MongoDB中的数据建模

正如我们在介绍部分看到的，MongoDB中的数据有一个灵活的模式。与SQL数据库不同，在插入数据之前必须声明表的模式，MongoDB的集合不强制使用文档结构。这种灵活性正是MongoDB如此强大的原因。

在Mongo中建模数据时，请记住以下几点

1. 应用程序的需求是什么？查看应用程序的业务需求，并查看应用程序所需的数据和数据类型。在此基础上，确保相应地确定文件的结构。
2. 什么是数据检索模式？如果您预见到大量的查询使用，那么考虑在数据模型中使用索引来提高查询的效率。
3. 数据库中是否经常发生插入、更新和删除操作？如果数据建模设计中需要，请重新考虑索引的使用或合并碎片，以提高整个MongoDB环境的效率。

MongoDB和RDBMS之间的差异

以下是MongoDB和RDBMS之间的一些关键术语差异

RDBMS MongoDB 不同点

Table Collection 在RDBMS中，该表包含用于存储数据的列和行，而在MongoDB中，该结构称为集合。集合包含的文档依次包含字段，而字段又是键值对。

Row Document 在RDBMS中，该行表示表中的单个隐式结构化数据项。在MongoDB中，数据存储在文档中. Column Field 在RDBMS中，该列表示一组数据值。在MongoDB中，这些被称为字段。

Joins Embedded documents 在RDBMS中，数据有时分布在不同的表中，为了显示所有数据的完整视图，有时会在表中形成一个连接来获取数据。在MongoDB中，数据通常存储在单个集合中，但使用嵌入式文档进行分隔。所以MongoDB中没有连接的概念。

除术语差异外，其他一些差异如下所示

1. 关系数据库以增强数据完整性而闻名。这在MongoDB中不是一个明确的要求。
2. RDBMS要求首先对数据进行规范化，这样可以防止孤立记录和重复的规范化数据，然后需要更多的表，这将导致更多的表联接，从而需要更多的键和索引。

随着数据库的增长，性能可能开始成为一个问题。这在MongoDB中不是一个明确的要求。MongoDB是灵活的，不需要首先对数据进行规范化。