MongoDB 概念解析
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Mongo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:
数据库
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)、.、$、/、\和\0 (空字符)。
- 应全部小写。
- 最多64字节。
有一些数据库名是保留的,可以直接访问这些有特殊作用的数据库。
- admin: 从权限的角度来看,这是"root"数据库。要是将一个用户添加到这个数据库,这个用户自动继承所有数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行,比如列出所有的数据库或者关闭服务器。
- local: 这个数据永远不会被复制,可以用来存储限于本地单台服务器的任意集合
- config: 当Mongo用于分片设置时,config数据库在内部使用,用于保存分片的相关信息。
文档(Document)
文档是一组键值(key-value)对(即 BSON)。MongoDB 的文档不需要设置相同的字段,并且相同的字段不需要相同的数据类型,这与关系型数据库有很大的区别,也是 MongoDB 非常突出的特点。
一个简单的文档例子如下:
{"site":"www.axihe.com", "name":"阿西河教程"}
下表列出了 RDBMS 与 MongoDB 对应的术语:
RDBMS | MongoDB |
---|---|
数据库 | 数据库 |
表格 | 集合 |
行 | 文档 |
列 | 字段 |
表联合 | 嵌入文档 |
主键 | 主键 (MongoDB 提供了 key 为 _id ) |
数据库服务和客户端 | |
Mysqld/Oracle | mongod |
mysql/sqlplus | mongo |
需要注意的是:
- 文档中的键/值对是有序的。
- 文档中的值不仅可以是在双引号里面的字符串,还可以是其他几种数据类型(甚至可以是整个嵌入的文档)。
- MongoDB区分类型和大小写。
- MongoDB的文档不能有重复的键。
- 文档的键是字符串。除了少数例外情况,键可以使用任意UTF-8字符。
文档键命名规范:
- 键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。
- .和$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.axihe.com","name":"阿西河教程","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 .system.* 是包含多种系统信息的特殊集合(Collection),如下:
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)