MongoDB - 技术栈

以下是 MongoDB 的详细介绍，涵盖核心概念、特性、适用场景及快速入门指南：

一、MongoDB 的核心概念与特点

MongoDB 是一个开源的 NoSQL 文档数据库 ，专为灵活性和可扩展性设计。与传统关系型数据库（如 MySQL）不同，MongoDB 以 JSON-like 格式（BSON） 存储数据，无需固定表结构。

1. 核心特性

文档模型

数据以 文档（Document） 形式存储，每个文档是一个键值对集合（类似 JSON），支持嵌套结构和动态字段。

复制代码

{
  "_id": ObjectId("5f9d1a2b3c4d5e6f7a8b9c0d"),
  "name": "Alice",
  "age": 30,
  "address": {
    "city": "New York",
    "zip": "10001"
  },
  "hobbies": ["reading", "hiking"]
}

灵活的模式（Schema-less）

无需预定义表结构，可动态添加或修改字段，适合需求频繁变化的场景。
高性能

支持内存映射、索引优化和聚合管道，读写速度快，尤其适合高并发场景。
水平扩展（Sharding）

通过分片技术将数据分布到多台机器，支持海量数据存储和高吞吐量。
高可用性

通过 副本集（Replica Set） 实现自动故障转移，数据冗余存储，确保服务不中断。
丰富的查询语言

支持复杂查询（范围、正则、聚合）、地理空间查询和全文搜索。

二、MongoDB vs 关系型数据库

特性	MongoDB	关系型数据库（如 MySQL）
数据模型	文档模型（动态模式）	表模型（固定模式）
扩展方式	水平扩展（分片）	垂直扩展（硬件升级）
事务支持	支持多文档事务（4.0+）	完全支持 ACID 事务
适用场景	非结构化数据、快速迭代	结构化数据、复杂关联查询
查询语言	MongoDB Query Language (MQL)	SQL

三、核心组件与架构

1. 核心概念

数据库（Database）：逻辑容器，包含多个集合。
集合（Collection）：类似表，存储一组文档。
文档（Document）：数据的基本单元，对应表中的一行。
索引（Index）：加速查询，支持单字段、复合、全文、地理空间等类型。

2. 高可用架构（副本集）

一个副本集包含：
- Primary 节点：处理所有写操作。
- Secondary 节点：复制 Primary 数据，提供读操作。
- Arbiter 节点（可选）：不存储数据，仅参与选举。
若 Primary 宕机，Secondary 自动选举新 Primary。

3. 水平扩展架构（分片集群）

分片（Shard）：存储数据的子集（如每个分片是一个副本集）。
路由（Mongos）：接收客户端请求，路由到对应分片。
配置服务器（Config Server）：存储集群元数据（如分片键）。

四、适用场景

内容管理系统（CMS）

灵活存储文章、评论、标签等非结构化数据。
实时分析

快速插入和查询日志、用户行为数据。
物联网（IoT）

高效处理设备生成的海量时序数据。
移动应用

支持离线数据同步和复杂查询。

五、快速入门指南

1. 安装 MongoDB

下载地址 ：MongoDB Community Server
启动服务（默认端口 27017）：

bash
复制代码
```
mongod --dbpath=/data/db
```

2. 基本操作（Mongo Shell）

javascript

复制代码

// 创建/切换数据库
use testdb

// 插入文档
db.users.insertOne({
  name: "Bob",
  age: 25,
  email: "[email protected]"
})

// 查询文档
db.users.find({ age: { $gt: 20 } })  // 年龄大于20的用户

// 更新文档
db.users.updateOne(
  { name: "Bob" },
  { $set: { age: 26 } }
)

// 删除文档
db.users.deleteOne({ name: "Bob" })

3. 索引优化

javascript

复制代码

// 创建索引
db.users.createIndex({ email: 1 })  // 1表示升序，-1表示降序

// 查看索引
db.users.getIndexes()

4. 聚合管道（Aggregation）

统计每个城市的用户数量：

javascript

复制代码

db.users.aggregate([
  { $group: { _id: "$address.city", total: { $sum: 1 } } }
])

5. Node.js 示例

安装驱动：npm install mongodb

复制代码

const { MongoClient } = require("mongodb");
const uri = "mongodb://localhost:27017";

async function main() {
  const client = new MongoClient(uri);
  await client.connect();
  
  const db = client.db("testdb");
  const collection = db.collection("users");
  
  // 插入文档
  await collection.insertOne({ name: "Charlie", age: 28 });
  
  // 查询文档
  const users = await collection.find({ age: { $lt: 30 } }).toArray();
  console.log(users);
  
  await client.close();
}

main();