MongoDB 常用概念

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,基本的概念有数据库(Database)、集合(Collection)、文档(Document)和字段(Field),它们之间的关系如下图:

MongoDB 常用概念file://C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/.PESW91/1.png

一个 MongoDB 服务中,可以创建多个数据库,一个数据库可以创建多个集合,每个集合可以保存多个文档,每个文档有多个字段组成。

一张图理解 MongoDB 基础概念

file://C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/.PESW91/2.pngMongoDB 常用概念

上图中,通过 MongoDB Compass 工具连接到本地 MongoDB 服务,本地服务中有四个数据库,分别是 admin、config、local 和 test。在 test 数据库中有三个集合,分别是 hxstrive、hxstrive2 和 hxstrive3。在 hxstrive 集合下面有三个文档,每个文档均有一个 _id 和 title 字段,后面两个文档多出了一个 url 字段。

MongoDB 与传统数据库

下表给出了 MongoDB 中的一些概念和传统数据库的映射关系:

SQL术语/概念MongoDB术语/概念解释/说明
databasedatabase数据库
tablecollection数据库表/集合
rowdocument数据记录行/文档
columnfield数据字段/域
indexindex索引
table joins
表连接,MongoDB不支持
primary keyprimary key主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键

数据库(Database)

一个 MongoDB 中可以建立多个数据库。MongoDB 的默认数据库为 “db”,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。

show dbs 命令

我们可以使用 “show dbs” 命令查看 MongoDB 所有数据库列表,例如:

> show dbs
admin   0.000GB
config  0.000GB
local   0.000GB
test    0.000GB

输出的数据库中,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。其中:

  • admin:从权限的角度来看,这是 “root” 数据库。如果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:这个数据库永远不会被复制,可以用来存储仅限于本地单台服务器的任意集合。

  • config:当 MongoDB 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。

  • test:自定义数据库,用来保存自己的应用数据。

db 命令

执行 “db” 命令可以显示当前正在使用的数据库对象或集合。例如:

> db
test

use 命令

执行 “use” 命令可以连接到一个指定的数据库。例如:

> use admin
switched to db admin
> db
admin

数据库命名约定

MongoDB 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 (空字符)。

  • 应全部小写。

  • 最多 64 字节。

集合(Collection)

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,否则客户端代码不好处理。

通过 MongoDB Compass 工具连接到本地 MongoDB 服务,查看 test 数据库中所有的集合,如下图:

file://C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/.PESW91/3.pngMongoDB 常用概念

上图中有三个集合。集合名命名规范:

  • 集合名不能是空字符串 ""。

  • 集合名不能含有 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 $。 

show tables 命令

执行 show tables 命令查看当前数据库(使用 use 切换后的数据库),例如:

> db
test
> show tables
hxstrive
hxstrive2
hxstrive3

上面查看 test 数据库中所有的集合

固定集合(Capped Collections)

Capped Collections 就是固定大小的集合。

固定集合有很高的性能以及队列过期的特性(过期按照插入的顺序)。

Capped 集合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集合不同,你必须要显式的创建一个 Capped 集合,指定一个集合的大小,单位是字节,集合的数据存储空间值提前分配的。

Capped 集合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 集合中文档的时候,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 集合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 集合来实现的。

注意:Capped 集合指定的存储大小包含了数据库的头信息。

示例:创建一个固定大小的集合,集合存储大小为 10240 字节,例如:

> db.createCollection("my_capped_coll", {capped:true, size:10240})
{ "ok" : 1 }
> show tables
hxstrive
hxstrive2
hxstrive3
my_capped_coll

温馨提示:

(1)Capped 集合中能添加新的对象。

(2)Capped 集合能进行更新,但是新对象不会增加存储空间。如果增加了存储空间,则更新失败。

(3)Capped 集合不能删除一个文档,可以使用 drop() 方法删除集合中所有的行。

(4)Capped 集合被删除之后,你必须显式的重新创建这个集合。

(5)在 32 位机器中,Capped 集合最大存储为 1e9 ( 1X109) 个字节。

文档(Document)

文档是一组键值(key-value)对 (即 BSON)。MongoDB 的每个文档不需要设置相同的字段,并且相同的字段不需要保持相同的数据类型,这与关系型数据库有很大的区别,也是 MongoDB 非常突出的特点。

MongoDB 中的一个文档相当于传统关系型数据库中的一行数据,如下图:

a、数据表,下面的 hxstrive 表有三个列 _id、title、url。

file://C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/.PESW91/4.pngMongoDB 常用概念

b、文档列表,每个文档的字段个数可以不一样。

MongoDB 常用概念file://C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/.PESW91/5.png

一个简单的文档例子如下:

{
  "_id": {
    "$oid": "64e4265b9692b19993d23edd"
  },
  "title": "人人编程网",
  "url": "http://www.hxstrive.com"
}

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。

键命名规范:

  • 键不能含有 (空字符), 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)。

MongoDB 元数据

MongoDB 数据库的元数据信息是存储在集合中,它们使用了系统命名空间,例如:

dbname.system.*

下面是 MongoDB 数据库中名字空间 <dbname>.system.* 中包含系统信息的特殊集合,如下:

  • 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。

注意:修改系统集合中的对象有如下限制:

(1)在 system.indexes 中插入数据,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)。

(2)system.users 是可修改的。

(3)system.profile 是可删除的。

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