Master MongoDB: From Basics to Advanced Operations

1 进入MongoDB的世界

随着大数据时代的到来，数据急速增长，关系型数据库（SQL）已难以满足需求，非关系型数据库（NoSQL）因此兴起，MongoDB 作为分布式文档型数据库在 2009 年掀起去 SQL 的浪潮。

1.1 非关系型数据库的分类及特点

键值数据库：代表有 Redis、Flare，读写性能极高，适合高访问负载。

文档型数据库：代表有 MongoDB、CouchDB，存储灵活，字段可随意增删，适用于各种网络应用。

列存储数据库：代表有 Cassandra、HBase，查询速度快，扩展性强，适合分布式文件存储。

图数据库：代表有 InfoGrid、Neo4J，适用于社交网络和推荐系统的关系图谱。

1.2 MongoDB适合做什么

MongoDB 适合存储大量关联性不强的数据，采用库‑集合‑文档‑字段的层次结构，免预定义表结构，字段可随意变动，并发写入速度远超传统关系型数据库。

1.3 从文件到MongoDB数据库

少量数据可用记事本或 Excel 保存，但当数据量超过百万行时，需要使用数据库。MongoDB 能保存海量数据并支持灵活的字段结构。

2 MongoDB快速入门

本节介绍 MongoDB 的安装、基本语法、Robo 3T 图形化管理工具以及 Python 操作示例。

2.1 MongoDB和SQL术语对比

SQL 与 MongoDB 术语对比如下：

<code>SQL          MongoDB
表（Table）   集合（Collection）
行（Row）      文档（Document）
列（Col）      字段（Field）
主键（Primary Key）  对象ID（ObjectId）
索引（Index）   索引（Index）
嵌套表（Embedded Table）  嵌入式文档（Embedded Document）
数组（Array）   数组（Array）</code>

2.2 安装MongoDB

2.2.1 在Windows中安装

访问 MongoDB 官网下载页面，点击 “DOWNLOAD (msi)” 按钮。

双击下载的文件，选择 “Custom” 安装方式。

修改安装路径为 D:\MongoDB\Server\，完成安装。

安装完成后可在 D:\MongoDB\Server\4.2\bin\ 中看到 mongod.cfg 配置文件。

日志路径为 D:\MongoDB\Server\4.2\log。

2.2.2 在Linux中安装（以 CentOS 7.6 为例）

创建 yum 源文件并添加以下内容：

<code>[root@localhost]# cd /etc/yum.repos.d
[root@localhost yum.repos.d]# vim mongodb-org-4.2.repo
[mongodb-org]
name=MongoDB Repository
baseurl=http://mirrors.aliyun.com/mongodb/yum/redhat/7Server/mongodb-org/4.2/x86_64/
gpgcheck=0
enabled=1</code>

更新系统包：

<code>[root@localhost yum.repos.d]# yum update</code>

安装 MongoDB：

<code>[root@localhost yum.repos.d]# yum -y install mongodb-org</code>

查看安装位置：

<code>[root@localhost yum.repos.d]# whereis mongod
mongod: /usr/bin/mongod /etc/mongod.conf /usr/share/man/man1/mongod.1</code>

修改配置文件，将

bindIp: 127.0.0.1

改为

bindIp: 0.0.0.0

，然后启动服务：

<code>[root@localhost]# systemctl start mongod.service</code>

设置开机自启：

<code>[root@localhost]# systemctl enable mongod.service</code>

若需外网访问，关闭防火墙并在

/etc/sysconfig/iptables

中添加：

<code>-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 27017 -j ACCEPT</code>

3 MongoDB的图形化管理软件——Robo 3T

Robo 3T 是跨平台的 MongoDB 管理工具，提供直观的图形界面。

3.1 安装

下载地址：https://robomongo.org/download（免费开源）。

安装过程与普通软件相同。

3.2 用Robo 3T连接MongoDB

打开软件，点击左上角 “Create”。

填写连接名称，若本机运行则无需修改其他字段，点击 “Save”。

点击 “Connect” 完成连接。

3.3 认识Robo 3T的界面

界面分为三大区域：

数据库列表区（A 区），用于选择数据库和集合。

数据展示区（B 区），用于显示查询结果。

命令执行区（C 区），用于编写并运行 MongoDB 命令。

4 MongoDB的基本操作

增、查、改、删是所有数据库的核心功能，以下示例均在 Robo 3T 的 C 区执行。

4.1 创建数据库与集合，写入数据

创建名为

chapter_1

的数据库及其集合。

使用

insertOne()

插入单条 JSON 文档。

使用

insertMany()

批量插入多个文档。

<code>db.getCollection('example_data_1').insertOne({"name": "王小二", "age": 17, "address": "浙江"})</code>

<code>data_list = [
   {'name': '赵小三','age':20,'address':'北京'},
   {'name': '钱小四','age':21,'address':'上海'},
   {'name': '孙小五','age':20,'address':'山东'},
   {'name': '李小六','age':23,'address':'河北'},
   {'name': '欧阳小七','age':24,'address':'杭州'}
]
db.getCollection('example_data_1').insertMany(data_list)</code>

4.2 查询数据

查询所有文档：

db.getCollection('example_data_1').find()

查询特定字段值：

db.getCollection('example_data_1').find({'age': 23})

范围查询：

db.getCollection('example_data_1').find({'age': {'$gte': 23}})

投影字段：

db.getCollection('example_data_1').find({}, {'name':1,'age':1,'_id':0})

计数：

db.getCollection('example_data_1').find({'age':{'$gt':21}}).count()

限制返回条数：

db.getCollection('example_data_1').find().limit(4)

排序：

db.getCollection('example_data_1').find({'age':{'$gt':21}}).sort({'age':-1})

4.3 修改数据

使用

updateOne()

或

updateMany()

，配合

$set

修改字段。

<code>db.getCollection('example_data_1').updateMany({'name':'王小六'},{'$set':{'address':'苏州','work':'DBA'}})</code>

4.4 删除数据

先查询再删除，避免误删。

<code>db.getCollection('example_data_1').deleteMany({'hello':'world'})</code>

建议使用“假删除”方式，即添加 deleted 字段标记删除状态。

4.5 数据去重

使用

distinct()

获取字段唯一值。

<code>db.getCollection('example_data_1').distinct('age')
db.getCollection('example_data_1').distinct('age',{'age':{'$gte':20}})</code>