MongoDB 概念解析
不管我们学习什么数据库都应该学习其中的基础概念，在 MongoDB 中基本的概念是文档、集合、数据库，下面我们挨个介绍。
下表将帮助您更容易理解 MongoDB 中的一些概念：
| SQL 术语/概念 | MongoDB 术语/概念 | 解释/说明 |
|---|---|---|
| database | database | 数据库 |
| table | collection | 数据库表/集合 |
| row | document | 数据记录行/文档 |
| column | field | 数据字段/域 |
| index | index | 索引 |
| table joins | 表连接,MongoDB不支持 | |
| primary key | primary key | 主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键 |
通过下图实例，我们也可以更直观的了解Mongo中的一些概念：
完整术语列表：
文档（Document）：MongoDB 的基本数据单元，通常是一个 JSON-like 的结构，可以包含多种数据类型。
集合（Collection）：类似于关系型数据库中的表，集合是一组文档的容器。在 MongoDB 中，一个集合中的文档不需要有一个固定的模式。
数据库（Database）：包含一个或多个集合的 MongoDB 实例。
BSON：Binary JSON 的缩写，是 MongoDB 用来存储和传输文档的二进制形式的 JSON。
索引（Index）：用于优化查询性能的数据结构，可以基于集合中的一个或多个字段创建索引。
分片（Sharding）：一种分布数据到多个服务器（称为分片）的方法，用于处理大数据集和高吞吐量应用。
副本集（Replica Set）：一组维护相同数据集的 MongoDB 服务器，提供数据的冗余备份和高可用性。
主节点（Primary）：副本集中负责处理所有写入操作的服务器。
从节点（Secondary）：副本集中的服务器，用于读取数据和在主节点故障时接管为主节点。
MongoDB Shell：MongoDB 提供的命令行界面，用于与 MongoDB 实例交互。
聚合框架（Aggregation Framework）：用于执行复杂的数据处理和聚合操作的一系列操作。
Map-Reduce：一种编程模型，用于处理大量数据集的并行计算。
GridFS：用于存储和检索大于 BSON 文档大小限制的文件的规范。
ObjectId：MongoDB 为每个文档自动生成的唯一标识符。
CRUD 操作：创建（Create）、读取（Read）、更新（Update）、删除（Delete）操作。
事务（Transactions）：从 MongoDB 4.0 开始支持，允许一组操作作为一个原子单元执行。
操作符（Operators）：用于查询和更新文档的特殊字段。
连接（Join）：MongoDB 允许在查询中使用 $lookup 操作符来实现类似 SQL 的连接操作。
TTL（Time-To-Live）：可以为集合中的某些字段设置 TTL，以自动删除旧数据。
存储引擎（Storage Engine）：MongoDB 用于数据存储和管理的底层技术，如 WiredTiger 和 MongoDB 的旧存储引擎 MMAPv1。
MongoDB Compass：MongoDB 的图形界面工具，用于可视化和管理 MongoDB 数据。
MongoDB Atlas：MongoDB 提供的云服务，允许在云中托管 MongoDB 数据库。
数据库
一个 MongoDB 中可以建立多个数据库。
如果在操作时没有指定数据库，MongoDB 会使用一个名为 test 的默认数据库，该数据库存储在 data 目录中。
MongoDB 的单个实例可以容纳多个独立的数据库，每一个都有自己的集合和权限，不同的数据库也放置在不同的文件中。
从 MongoDB 4.0 开始，支持在单个数据库上执行多文档事务。
"show dbs" 命令可以显示所有数据的列表。
$ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test > show dbs local 0.078GB test 0.078GB >
执行 "db" 命令可以显示当前数据库对象或集合。
$ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test > db test >
运行"use"命令，可以连接到一个指定的数据库。
> use local switched to db local > db local >
以上实例命令中，"local" 是你要链接的数据库。
在下一个章节我们将详细讲解MongoDB中命令的使用。
数据库也通过名字来标识。数据库名可以是满足以下条件的任意UTF-8字符串。
不能是空字符串（"")。 不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空字符)。 应全部小写。 最多64字节。有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库。
admin： 从权限的角度来看，这是"root"数据库。要是将一个用户添加到这个数据库，这个用户自动继承所有数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行，比如列出所有的数据库或者关闭服务器。local: 这个数据永远不会被复制，可以用来存储限于本地单台服务器的任意集合 config: 当Mongo用于分片设置时，config数据库在内部使用，用于保存分片的相关信息。文档(Document)
文档是一组键值(key-value)对(即 BSON)。MongoDB 的文档不需要设置相同的字段，并且相同的字段不需要相同的数据类型，这与关系型数据库有很大的区别，也是 MongoDB 非常突出的特点。
一个简单的文档例子如下：
{"site":"www.runoob.com", "name":"菜鸟教程"}
下表列出了 RDBMS 与 MongoDB 对应的术语：
| RDBMS | MongoDB |
|---|---|
| 数据库 | 数据库 |
| 表格 | 集合 |
| 行 | 文档 |
| 列 | 字段 |
| 表联合 | 嵌入文档 |
| 主键 | 主键 (MongoDB 提供了 key 为 _id ) |
| 数据库服务和客户端 | |
| Mysqld/Oracle | mongodb |
| mysql/sqlplus | mongo |
需要注意的是：
文档中的键/值对是有序的。 文档中的值不仅可以是在双引号里面的字符串，还可以是其他几种数据类型（甚至可以是整个嵌入的文档)。 MongoDB区分类型和大小写。 MongoDB的文档不能有重复的键。 文档的键是字符串。除了少数例外情况，键可以使用任意UTF-8字符。文档键命名规范：
键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。 .和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。 以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。集合
集合就是 MongoDB 文档组，类似于 RDBMS （关系数据库管理系统：Relational Database Management System)中的表格。
集合存在于数据库中，集合没有固定的结构，这意味着你在对集合可以插入不同格式和类型的数据，但通常情况下我们插入集合的数据都会有一定的关联性。
比如，我们可以将以下不同数据结构的文档插入到集合中：
{"site":"www.baidu.com"}
{"site":"www.google.com","name":"Google"}
{"site":"www.runoob.com","name":"菜鸟教程","num":5}
当第一个文档插入时，集合就会被创建。
合法的集合名
集合名不能是空字符串""。 集合名不能含有\0字符（空字符)，这个字符表示集合名的结尾。 集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。 用户创建的集合名字不能含有保留字符。有些驱动程序的确支持在集合名里面包含，这是因为某些系统生成的集合中包含该字符。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。如下实例：
db.col.findOne()
capped collections
Capped collections 就是固定大小的collection。
它有很高的性能以及队列过期的特性(过期按照插入的顺序). 有点和 "RRD" 概念类似。
Capped collections 是高性能自动的维护对象的插入顺序。它非常适合类似记录日志的功能和标准的 collection 不同，你必须要显式的创建一个capped collection，指定一个 collection 的大小，单位是字节。collection 的数据存储空间值提前分配的。
Capped collections 可以按照文档的插入顺序保存到集合中，而且这些文档在磁盘上存放位置也是按照插入顺序来保存的，所以当我们更新Capped collections 中文档的时候，更新后的文档不可以超过之前文档的大小，这样话就可以确保所有文档在磁盘上的位置一直保持不变。
由于 Capped collection 是按照文档的插入顺序而不是使用索引确定插入位置，这样的话可以提高增添数据的效率。MongoDB 的操作日志文件 oplog.rs 就是利用 Capped Collection 来实现的。
要注意的是指定的存储大小包含了数据库的头信息。
db.createCollection("mycoll", {capped:true, size:100000})
在 capped collection 中，你能添加新的对象。
能进行更新，然而，对象不会增加存储空间。如果增加，更新就会失败 。
使用 Capped Collection 不能删除一个文档，可以使用 drop() 方法删除 collection 所有的行。
删除之后，你必须显式的重新创建这个 collection。
在32bit机器中，capped collection 最大存储为 1e9( 1X109)个字节。
元数据
数据库的信息是存储在集合中。它们使用了系统的命名空间：
dbname.system.*
在MongoDB数据库中名字空间
| 集合命名空间 | 描述 |
|---|---|
| dbname.system.namespaces | 列出所有名字空间。 |
| dbname.system.indexes | 列出所有索引。 |
| dbname.system.profile | 包含数据库概要(profile)信息。 |
| dbname.system.users | 列出所有可访问数据库的用户。 |
| dbname.local.sources | 包含复制对端（slave）的服务器信息和状态。 |
对于修改系统集合中的对象有如下限制。
在{{system.indexes}}插入数据，可以创建索引。但除此之外该表信息是不可变的(特殊的drop index命令将自动更新相关信息)。
{{system.users}}是可修改的。 {{system.profile}}是可删除的。
MongoDB 数据类型
下表为MongoDB中常用的几种数据类型。
| 数据类型 | 描述 |
|---|---|
| String | 字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。 |
| Integer | 整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。 |
| Boolean | 布尔值。用于存储布尔值（真/假）。 |
| Double | 双精度浮点值。用于存储浮点值。 |
| Min/Max keys | 将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。 |
| Array | 用于将数组或列表或多个值存储为一个键。 |
| Timestamp | 时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。 |
| Object | 用于内嵌文档。 |
| Null | 用于创建空值。 |
| Symbol | 符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。 |
| Date | 日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。 |
| Object ID | 对象 ID。用于创建文档的 ID。 |
| Binary Data | 二进制数据。用于存储二进制数据。 |
| Code | 代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。 |
| Regular expression | 正则表达式类型。用于存储正则表达式。 |
下面说明下几种重要的数据类型。
ObjectId
ObjectId 类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含义是：
前 4 个字节表示创建 unix 时间戳,格林尼治时间 UTC 时间，比北京时间晚了 8 个小时 接下来的 3 个字节是机器标识码 紧接的两个字节由进程 id 组成 PID 最后三个字节是随机数
MongoDB 中存储的文档必须有一个 _id 键。这个键的值可以是任何类型的，默认是个 ObjectId 对象
由于 ObjectId 中保存了创建的时间戳，所以你不需要为你的文档保存时间戳字段，你可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间:
> var newObject = ObjectId()
> newObject.getTimestamp()
ISODate("2017-11-25T07:21:10Z")
ObjectId 转为字符串
> newObject.str 5a1919e63df83ce79df8b38f
字符串
BSON 字符串都是 UTF-8 编码。
时间戳
BSON 有一个特殊的时间戳类型用于 MongoDB 内部使用，与普通的 日期 类型不相关。 时间戳值是一个 64 位的值。其中：
前32位是一个 time_t 值（与Unix新纪元相差的秒数） 后32位是在某秒中操作的一个递增的序数
在单个 mongod 实例中，时间戳值通常是唯一的。
在复制集中， oplog 有一个 ts 字段。这个字段中的值使用BSON时间戳表示了操作时间。
BSON 时间戳类型主要用于 MongoDB 内部使用。在大多数情况下的应用开发中，你可以使用 BSON 日期类型。
日期
表示当前距离 Unix新纪元（1970年1月1日）的毫秒数。日期类型是有符号的, 负数表示 1970 年之前的日期。
> var mydate1 = new Date() //格林尼治时间
> mydate1
ISODate("2018-03-04T14:58:51.233Z")
> typeof mydate1
object
> var mydate2 = ISODate() //格林尼治时间
> mydate2
ISODate("2018-03-04T15:00:45.479Z")
> typeof mydate2
object
这样创建的时间是日期类型，可以使用 JS 中的 Date 类型的方法。
返回一个时间类型的字符串：
> var mydate1str = mydate1.toString() > mydate1str Sun Mar 04 2018 14:58:51 GMT+0000 (UTC) > typeof mydate1str string
或者
> Date() Sun Mar 04 2018 15:02:59 GMT+0000 (UTC)