注：本系列教程是自己學(xué)習(xí)的記錄忌堂，內(nèi)容來(lái)至 菜鳥(niǎo)教程
MongoDB入門教程01
MongoDB入門教程02
MongoDB入門教程03
MongoDB入門教程04
MongoDB入門教程05

1. MongoDB是什么倍阐？

一個(gè)NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)悬钳，是NoSQL中的一個(gè)分支：文檔數(shù)據(jù)庫(kù)缠捌。

一個(gè)基于分布式文件存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)英染。由C++語(yǔ)言編寫搪锣，旨在為WEB應(yīng)用提供可擴(kuò)展的高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案。

一個(gè)介于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間的產(chǎn)品盔沫，是非關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中功能最豐富锌雀，最像關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的蚂夕。

在高負(fù)載的情況下迅诬，添加更多的節(jié)點(diǎn)腋逆，可以保證服務(wù)器性能。

2. MongoDB的主要特點(diǎn)

• MongoDB是一個(gè)面向文檔存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)侈贷，安裝惩歉、操作簡(jiǎn)單

• 可以設(shè)置任何屬性的索引（如：firstname="Sameer", Address="8 Gandhi Road"）來(lái)實(shí)現(xiàn)更快的排序

• 可以通過(guò)本地或者網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建數(shù)據(jù)鏡像，這使得MongoDB有更強(qiáng)的擴(kuò)展性

• 如果負(fù)載增加（需要更多的存儲(chǔ)空間和更強(qiáng)的處理能力）俏蛮，可以分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)上撑蚌，這就是所謂的分片

• 支持豐富的查詢表達(dá)式。查詢指令使用JSON形式的標(biāo)記搏屑，可輕易查詢文檔中內(nèi)嵌的對(duì)象及數(shù)組

• 使用update()命令可以實(shí)現(xiàn)替換完成的文檔（數(shù)據(jù)）或者一些指定的數(shù)據(jù)字段

• Map/Reduce主要是用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理和聚合操作

• Map和Reduce Map函數(shù)調(diào)用emit(key,value)遍歷集合中所有的記錄争涌，將key與value傳給Reduce函數(shù)進(jìn)行處理

• Map函數(shù)和Reduce函數(shù)是使用Javascript編寫的，并可以通過(guò)db.runCommand或mapreduce命令來(lái)執(zhí)行MapReduce操作

• GridFS是MongoDB中的一個(gè)內(nèi)置功能辣恋，可以用于存放大量小文件

• 允許在服務(wù)端執(zhí)行腳本亮垫，可以用Javascript編寫某個(gè)函數(shù)，直接在服務(wù)端執(zhí)行伟骨，也可以把函數(shù)的定義存儲(chǔ)在服務(wù)端饮潦，下次直接調(diào)用即可

• 支持各種編程語(yǔ)言:RUBY，PYTHON携狭，JAVA继蜡，C++，PHP逛腿，C#等多種語(yǔ)言

3. NoSQL的應(yīng)用場(chǎng)景是什么稀并？

摘至：作者 接灰的電子產(chǎn)品 鏈接 http://www.reibang.com/p/fe3b9532b852

假設(shè)說(shuō)我們現(xiàn)在要構(gòu)建一個(gè)論壇，用戶可以發(fā)布帖子（帖子內(nèi)容包括文本单默、視頻碘举、音頻和圖片等）。那么我們可以畫(huà)出一個(gè)下圖的表關(guān)系結(jié)構(gòu)雕凹。

論壇表結(jié)構(gòu)

這種情況下如果我們需要展示帖子的文字殴俱，以及關(guān)聯(lián)的圖片、音頻枚抵、視頻线欲、用戶評(píng)論、贊和用戶信息的話汽摹，我們需要關(guān)聯(lián)8張表來(lái)取得自己想要的數(shù)據(jù)李丰。如果我們有這樣的帖子列表，隨著用戶的滾動(dòng)動(dòng)態(tài)加載逼泣，同時(shí)需要監(jiān)聽(tīng)是否有新內(nèi)容產(chǎn)生趴泌，這樣的一個(gè)任務(wù)我們需要太多這種復(fù)雜的查詢了舟舒。

NoSQL解決這類問(wèn)題的思路是，干脆拋棄傳統(tǒng)的表結(jié)構(gòu)嗜憔，直接存儲(chǔ)包含一個(gè)帖子所有內(nèi)容的數(shù)據(jù)秃励，像下面這樣。

{
 "id":"5894a12f-dae1-5ab0-5761-1371ba4f703e",
 "title":"2017年的Spring發(fā)展方向",
 "date":"2017-01-21",
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 ]
}

NoSQL一般情況下是沒(méi)有Schema這個(gè)概念的吉捶，這給開(kāi)發(fā)帶來(lái)了較大的自由度夺鲜。因?yàn)樵陉P(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中，一旦Schema確定呐舔，以后更改Schema币励，維護(hù)Schema是很麻煩的一件事。但反過(guò)來(lái)說(shuō)Schema對(duì)于維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性是非常必要的珊拼。

一般來(lái)說(shuō)食呻，如果你在做一個(gè)Web、物聯(lián)網(wǎng)等類型的項(xiàng)目澎现，你應(yīng)該考慮使用NoSQL仅胞。如果你要面對(duì)的是一個(gè)對(duì)數(shù)據(jù)的完整性、事務(wù)處理等有嚴(yán)格要求的環(huán)境（如財(cái)務(wù)系統(tǒng)）昔头，則應(yīng)該考慮關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)饼问。

4. NoSQL 簡(jiǎn)介

NoSQL(= Not Only SQL)，即"不僅僅是SQL"揭斧。

在現(xiàn)代的計(jì)算系統(tǒng)上每天網(wǎng)絡(luò)上都會(huì)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)量莱革。

這些數(shù)據(jù)有很大一部分是由關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（RDBMS）來(lái)處理。 1970年 E.F.Codd's提出的關(guān)系模型的論文 "A relational model of data for large shared data banks"讹开，這使得數(shù)據(jù)建模和應(yīng)用程序編程更加簡(jiǎn)單盅视。

關(guān)系型模型是非常適合于客戶服務(wù)器編程，是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)和商務(wù)應(yīng)用的主導(dǎo)技術(shù)旦万。

NoSQL用于超大規(guī)模數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)闹击。這些類型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不需要固定的模式，無(wú)需多余操作就可以橫向擴(kuò)展成艘。

select fun, profit from real_world where relational=false

5. 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)遵循ACID規(guī)則

事務(wù) Transaction赏半，和現(xiàn)實(shí)中的交易很類似，有四個(gè)特性：

1. A (Atomicity) 原子性

   事務(wù)里的所有操作淆两，要么全部做完断箫，要么都不做，只要事務(wù)中的一個(gè)任務(wù)失敗秋冰，整個(gè)事務(wù)就失敗仲义，需要回滾。如銀行轉(zhuǎn)賬，從A賬戶轉(zhuǎn)100元到B賬戶埃撵，分為兩個(gè)步驟：1）從A賬戶取100元赵颅；2）存入100元到B賬戶。要么一起做完暂刘，要么都不做饺谬，否則錢就會(huì)莫名其妙的少了100元。

2. C (Consistency) 一致性

   數(shù)據(jù)庫(kù)要一直處于一致的狀態(tài)鸳惯，事務(wù)的運(yùn)行不會(huì)改變數(shù)據(jù)庫(kù)原本的一致性約束商蕴。如完整性約束 a + b = 10，如果一個(gè)事務(wù)改變了a芝发，那么必須改變b，使得事務(wù)結(jié)束后依然滿足 a+b=10苛谷，否則事務(wù)失敗辅鲸。

3. I (Isolation) 獨(dú)立性

   獨(dú)立性指并發(fā)的事務(wù)之間不會(huì)互相影響，如果一個(gè)事務(wù)要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)腹殿，正在被另一個(gè)事務(wù)修改独悴，只要另外一個(gè)事務(wù)未提交，它所訪問(wèn)的數(shù)據(jù)就不受未提交事務(wù)的影響锣尉。如從A賬戶轉(zhuǎn)100元到B賬戶刻炒，在這個(gè)交易尚未完成的情況下，B查詢自己的賬戶自沧，是看不到新增加的100元的坟奥。

4. D (Durability) 持久性

   持久性是指一旦事務(wù)提交后，它的修改將會(huì)永久的保存在數(shù)據(jù)庫(kù)上拇厢，即使出現(xiàn)宕機(jī)也不會(huì)丟失爱谁。

6. 分布式系統(tǒng)

分布式系統(tǒng)（distributed system）由多臺(tái)計(jì)算機(jī)和通信的軟件組件通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接（本地網(wǎng)絡(luò)或廣域網(wǎng)）組成。

分布式系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)孝偎。正是因?yàn)檐浖奶匦苑玫校苑植际较到y(tǒng)具有高度的內(nèi)聚性和透明性。

因此，網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)之間的區(qū)別更多的在于高層軟件（特別是操作系統(tǒng)），而不是硬件森篷。

分布式系統(tǒng)可以應(yīng)用在不同的平臺(tái)上如：Pc窗宇、工作站、局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)上等下面。

7. CAP定理（CAP theorem）

又稱布魯爾定理（Brewer's theorem）：一個(gè)分布式計(jì)算系統(tǒng)，不可能同時(shí)滿足以下三點(diǎn)：

• 一致性(Consistency)

  所有節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間具有相同的數(shù)據(jù)

• 可用性(Availability)

  保證每個(gè)請(qǐng)求不管成功或者失敗都有響應(yīng)

• 分隔容忍(Partition tolerance)

  系統(tǒng)中任意信息的丟失或失敗不會(huì)影響系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)作

CAP的核心理論是：一個(gè)分布式系統(tǒng)不可能很好的同時(shí)滿足一致性，可用性和分隔容忍這三個(gè)需求叮姑，最多能同時(shí)滿足其中兩個(gè)。

因此，可將NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)分成滿足CA原則传透，滿足CP原則和滿足AP原則三大類：

• CA：?jiǎn)吸c(diǎn)集群耘沼，滿足一致性和可用性，通常在可擴(kuò)展性上不強(qiáng)大

• CP：滿足一致性朱盐，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)群嗤，通常性能不是特別高

• AP：滿足可用性，分區(qū)容忍性的系統(tǒng)兵琳，對(duì)一致性要求較低

image

8. 分布式計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)

• 可靠性（容錯(cuò)）

  分布式計(jì)算系統(tǒng)中的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)就是可靠性狂秘。一臺(tái)服務(wù)器的系統(tǒng)崩潰并不影響到其余的服務(wù)器

• 可擴(kuò)展性

  在分布式計(jì)算系統(tǒng)可以根據(jù)需要增加更多的機(jī)器

• 資源共享

  共享數(shù)據(jù)是必不可少的應(yīng)用，如銀行躯肌、預(yù)定系統(tǒng)

• 靈活性

  由于該系統(tǒng)非常靈活者春，它更容易安裝，實(shí)施和調(diào)試新的服務(wù)

• 更快的速度

  分布式計(jì)算系統(tǒng)可以有多臺(tái)計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力清女，使得它比其他系統(tǒng)有更快的處理速度

• 開(kāi)放系統(tǒng)

  本地或者遠(yuǎn)程都能訪問(wèn)到該服務(wù)

• 更高的性能

  更好的性價(jià)比

9. 分布式計(jì)算的缺點(diǎn)

• 故障排除

  故障排除和診斷問(wèn)題更加困難

• 軟件

  更少的軟件支持

• 網(wǎng)絡(luò)

  基礎(chǔ)設(shè)施的問(wèn)題钱烟，包括：傳輸問(wèn)題，高負(fù)載嫡丙，信息丟失等

• 安全性

  開(kāi)放系統(tǒng)的特性存在數(shù)據(jù)的安全性和共享的風(fēng)險(xiǎn)等問(wèn)題

10. RDBMS vs NoSQL

RDBMS

• 高度組織化結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)

• 結(jié)構(gòu)化查詢語(yǔ)言 SQL

• 數(shù)據(jù)和關(guān)系都存儲(chǔ)在單獨(dú)的表中

• 數(shù)據(jù)操作語(yǔ)言拴袭，數(shù)據(jù)定義語(yǔ)言

• 嚴(yán)格的一致性

• 基礎(chǔ)事務(wù)

NoSQL

• 代表著不僅僅是SQL

• 沒(méi)有聲明性查詢語(yǔ)言

• 沒(méi)有預(yù)定義的模式

• key-value 鍵值對(duì)存儲(chǔ)，列存儲(chǔ)曙博，文檔存儲(chǔ)拥刻，圖形數(shù)據(jù)庫(kù)

• 最終一致性，而非ACID屬性

• 非結(jié)構(gòu)化和不可預(yù)知的數(shù)據(jù)

• CAP定理

• 高性能父泳，高可用性和可伸縮性

11. BASE

Base：Basically Available般哼，Soft-state，Eventually Consistent

BASE是NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)通常對(duì)可用性及一致性的弱要求原則：

• Basically Available — 基本可用

• Soft-state — 軟狀態(tài)/柔性事務(wù)尘吗。無(wú)連接的

• Eventually Consistent — 最終一致性逝她，ACID的最終目的

12. NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)的分類