MongoDB系列文章之NoSQL基础及安装

在互联网快速发展的今天,数据种类和格式越来越多样化,传统的关系型数据库已经难以适应,在此种情况下No SQL应运而生,本文主要讲解NoSQL的基础知识,及MongoDB的入门安装,仅供学习分享使用,如有不足之处,还请指正。.

什么是NoSQL?


NoSQL,指的是非关系型的数据库。NoSQL有时也称作Not Only SQL的缩写,是对不同于传统的关系型数据库的数据库管理系统的统称。

NoSQL用于超大规模数据的存储。(例如谷歌或Facebook每天为他们的用户收集万亿比特的数据)。这些类型的数据存储不需要固定的模式,无需多余操作就可以横向扩展。

为什么使用NoSQL ?


今天我们可以通过第三方平台(如:Google,Facebook等)可以很容易的访问和抓取数据。用户的个人信息,社交网络,地理位置,用户生成的数据和用户操作日志已经成倍的增加。我们如果要对这些用户数据进行挖掘,那SQL数据库已经不适合这些应用了, NoSQL 数据库的发展却能很好的处理这些大的数据。

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NoSQL的优点/缺点


优点:

  • - 高可扩展性

  • - 分布式计算

  • - 低成本

  • - 架构的灵活性,半结构化数据

  • - 没有复杂的关系

缺点:

  • - 没有标准化

  • - 有限的查询功能(到目前为止)

  • - 最终一致是不直观的程序

CAP定理(CAP theorem)


在计算机科学中, CAP定理(CAP theorem), 又被称作 布鲁尔定理(Brewer's theorem), 它指出对于一个分布式计算系统来说,不可能同时满足以下三点:

  • 一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)

  • 可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)

  • 分隔容忍(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)

CAP理论的核心是:一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性,可用性和分区容错性这三个需求,最多只能同时较好的满足两个。因此,根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类:

  • CA - 单点集群,满足一致性,可用性的系统,通常在可扩展性上不太强大。

  • CP - 满足一致性,分区容忍性的系统,通常性能不是特别高。

  • AP - 满足可用性,分区容忍性的系统,通常可能对一致性要求低一些。

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什么是MongoDB?


MongoDB 是由C++语言编写的,是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统。

在高负载的情况下,添加更多的节点,可以保证服务器性能。

MongoDB 旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

MongoDB 将数据存储为一个文档,数据结构由键值(key=>value)对组成。MongoDB 文档类似于 JSON 对象。字段值可以包含其他文档,数组及文档数组。

MongoDB特点


  • MongoDB 是一个面向文档存储的数据库,操作起来比较简单和容易。

  • 你可以在MongoDB记录中设置任何属性的索引 (如:FirstName="Sameer",Address="8 Gandhi Road")来实现更快的排序。

  • 你可以通过本地或者网络创建数据镜像,这使得MongoDB有更强的扩展性。

  • 如果负载的增加(需要更多的存储空间和更强的处理能力) ,它可以分布在计算机网络中的其他节点上这就是所谓的分片。

  • Mongo支持丰富的查询表达式。查询指令使用JSON形式的标记,可轻易查询文档中内嵌的对象及数组。

  • MongoDb 使用update()命令可以实现替换完成的文档(数据)或者一些指定的数据字段 。

  • Mongodb中的Map/reduce主要是用来对数据进行批量处理和聚合操作。

  • Map和Reduce。Map函数调用emit(key,value)遍历集合中所有的记录,将key与value传给Reduce函数进行处理。

  • Map函数和Reduce函数是使用Javascript编写的,并可以通过db.runCommand或mapreduce命令来执行MapReduce操作。

  • GridFS是MongoDB中的一个内置功能,可以用于存放大量小文件。

  • MongoDB允许在服务端执行脚本,可以用Javascript编写某个函数,直接在服务端执行,也可以把函数的定义存储在服务端,下次直接调用即可。

  • MongoDB支持各种编程语言:RUBY,PYTHON,JAVA,C++,PHP,C#等多种语言。

  • MongoDB安装简单。

MongoDB与关系型数据库概念对比


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通过下图实例,我们也可以更直观的了解Mongo中的一些概念:

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MongoDB下载


从官网下载社区版,在下载页面,选择Windows平台,点击Download进行下载即可,如下所示:

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MongoDB Compass下载


MongoDB虽然提供了Shell执行脚本工具,但是可视化操作还是会方便许多,MongoDB Compass是官方提供的一个可视化客户端,通过官方网站进行下载即可,如下所示:

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NoSQL Manager for MongoDB Professional 下载

如果不想使用MongoDB Compass,也可以下载NoSQL Manager for MongoDB Professional,做为客户端,下载路径为【https://www.mongodbmanager.com/download】,此客户端提供了免费版,和收费版两个版本,如下所示:

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MongoDB安装


双击下载好的可执行程序【mongodb-windows-x86_64-5.0.3-signed.msi】,然后进行安装,如下所示:

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 勾选同意协议复选框,然后点击下一步,如下所示:

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 选择安装类型,本次选Custom(自定义安装),如下所示:

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Location为MongoDB的安装路径,建议默认路径即可,然后点击Next,如下所示:

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 去电MongoDB Compass选项,可单独安装,然后点击Next,如下所示:

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 点击Install进行安装,如下所示:

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 安装完成,点击Finish,关闭安装向导,如下所示:

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 如提示需要重启才能生效,则点击Yes进行重启即可,如下所示:

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配置环境变量


MongoDB需要配置环境变量,才可以在命令行访问,本例以Win10为例:此电脑-->属性-->高级-->环境变量-->系统变量,如下所示:

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新增完成后,点击确定即可。

MongoDB服务


新版本的MongoDB,会在安装时,创建系统服务选项,则在开机时,自动启动服务,避免每次都要通过命令行窗口进行启动,如下所示:

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测试MongoDB


安装成功及配置环境变量后,在命令行输入mongo,如可以连接,则表示安装成功,如下所示:

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 注意:默认连接数据库为test,之所以在show dbs中不显示test,是由于test数据库中,没有数据。

客户端Compass


官网下载的Compass是免安装版,双击打开即可使用。输入本机的mongodb的连接路径,点击Connect即可。如下所示:

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 连接成功后,如下所示:

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客户端No SQL Manager for MongoDB安装


双击下载的客户端安装包【mongodbmanagerfree_inst.exe】,勾选接受协议复选框,点击Next,如下所示:

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默认勾选需要安装的插件,点击Next,如下所示:

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开始菜单,默认即可,点击Next,如下所示:

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 创建桌面快捷方法,点击Next,如下所示:

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 点击Install进行安装,如下所示:

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 安装成功,点击Finish安装结束,如下所示:

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客户端No SQL Manager for MongoDB启动


第一次启动【No SQL Manager for MongoDB】时,点击Accept,如下所示:

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 新建连接,默认带出本机连接信息,点击OK即可,如下所示:

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连接成功,则显示对应数据库信息,如下所示:

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以上就是本文要讲解的内容,旨在抛砖引玉,共同学习进步。