MongoDB 入门-EW帮帮网

SQL 术语	MongoDB 术语	说明
database	database	数据库容器
table	collection	文档集合，无需固定模式
row	document	数据文档，BSON 格式存储
column	field	文档字段
index	index	索引，支持任意字段创建
primary key	_id	主键，自动生成唯一标识符
table joins	不支持	采用嵌入式数据模型替代关联

1.3 关键特性优势

文档导向存储：JSON-like 格式存储，支持嵌套文档和数组，天然适合复杂数据结构
灵活索引机制：可对任意字段创建索引，包括单字段、复合字段和地理空间索引
水平扩展能力：通过分片（Sharding）技术将数据分布到多个节点，应对海量数据
副本集高可用：通过数据镜像实现冗余备份，主从节点自动故障转移
强大查询语言：支持丰富的查询操作符，如 $gt、$in、$regex，可查询嵌套对象
MapReduce 处理：内置大规模数据聚合处理能力，支持 JavaScript 脚本
GridFS 大文件存储：原生支持存储超过 BSON 限制的文件（如图片、视频）

二、Linux 环境下 MongoDB 安装与配置

2.1 准备工作与依赖安装

首先安装必要的依赖包，确保编译环境和网络支持：

# 安装编译工具和网络库
dnf install libcurl openssl gcc make perl -y

解释：libcurl 用于网络通信，openssl 提供加密支持，gcc/make/perl 用于编译 OpenSSL 和 MongoDB 相关组件。

2.2 下载与解压安装包

从官网下载对应版本的安装包并解压：

# 假设下载的是 8.0.8 版本
tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-rhel8-8.0.8.tgz
# 移动到指定安装目录
mv mongodb-linux-x86_64-rhel8-8.0.8 /usr/local/mongodb

2.3 配置环境变量

将 MongoDB 可执行文件路径添加到系统 PATH：

# 写入环境变量配置
echo 'export PATH=/usr/local/mongodb/bin:$PATH' > /etc/profile
# 立即生效配置
source /etc/profile

解释：通过修改 /etc/profile 使所有用户都能访问 mongod、mongosh 等命令，source 命令无需重启即可生效。

2.4 创建数据与日志目录

# 创建数据存储目录
mkdir -p /var/lib/mongo
# 创建日志文件目录
mkdir -p /var/log/mongodb
# 设置当前用户权限
chown whoami /var/lib/mongo
chown whoami /var/log/mongodb

说明：MongoDB 默认会尝试读取这两个目录，whoami 确保当前用户（通常是 root）有读写权限。

2.5 编译安装 OpenSSL 1.1

# 解压 OpenSSL 源码
tar xzf openssl-1.1.1w.tar.gz
cd openssl-1.1.1w
# 配置安装路径
./config -prefix=/opt/openssl11 --openssldir=/opt/openssl/ssl
# 编译并安装（-j$(nproc) 利用多核编译）
make -j$(nproc)
make install

2.6 设置 OpenSSL 环境变量

# 写入动态库路径配置
echo 'export LD_LIBRARY_PATH=/opt/openssl11/lib:$LD_LIBRARY_PATH' | sudo tee /etc/profile.d/openssl11.sh
# 生效配置
source /etc/profile.d/openssl11.sh

2.7 启动 MongoDB 服务

# 后台启动服务，指定数据和日志路径
mongod --dbpath /var/lib/mongo --logpath /var/log/mongodb/mongod.log --fork

输出验证：

child process started successfully, parent exiting forked process: 12102

看到上述信息表示服务启动成功，MongoDB 默认监听 27017 端口。

三、MongoDB Shell（mongosh）

3.1 安装 mongosh 工具

# 解压安装包
tar xzf mongosh-2.5.0-linux-x64-openssl3.tgz
cd mongosh-2.5.0-linux-x64-openssl3/bin
# 复制到系统路径
cp mongosh /usr/local/bin/
cp mongosh_crypt_v1.so /usr/local/lib/

3.2 连接与验证

# 连接本地 MongoDB（默认端口 27017）
mongosh

连接成功输出：

Current Mongosh Log ID: 680a1533277aa1c07b1b26ff
Connecting to: mongodb://127.0.0.1:27017/directConnection=true...
Using MongoDB: 8.0.8
Using Mongosh: 2.5.0
test>

警告说明：

XFS filesystem recommended：建议使用 XFS 文件系统以优化 WiredTiger 存储引擎
Access control is not enabled：生产环境需启用访问控制
bound to localhost：默认仅本地访问，如需远程连接需配置 --bind_ip

四、数据库基本操作

4.1 查看与切换数据库

// 查看所有数据库
show dbs
// 查看当前使用的数据库
db
// 切换/创建数据库（插入数据后才会实际创建）
use runoob

4.2 创建数据库实例

// 创建并切换到 runoob 数据库
use runoob
// 插入数据使数据库生效
db.runoob.insertOne({name: "zhangsan"})
// 再次查看数据库列表
show dbs

输出结果：

admin   40.00 KiB
config  60.00 KiB
local   40.00 KiB
runoob  40.00 KiB

4.3 删除数据库

// 切换到要删除的数据库
use runoob
// 删除当前数据库
db.dropDatabase()
// 验证删除结果
show dbs

4.4 系统内置数据库

admin：存储用户认证信息和全局权限，认证后可执行跨库操作
config：分片集群中存储分片元数据（块分布、分片策略）
local：存储当前节点的副本集状态和操作日志（oplog），不复制到其他节点

五、集合（Collection）管理

5.1 查看与创建集合

// 查看当前库的集合
show collections
// 创建普通集合（插入数据后才会实际创建）
db.createCollection("myCollection")

5.2 创建复杂配置集合

// 创建固定大小、带验证的集合
db.createCollection("myComplexCollection", {
  capped: true,              // 固定大小集合
  size: 10485760,            // 最大 10MB
  max: 5000,                 // 最多 5000 个文档
  validator: {               // 文档验证规则
    $jsonSchema: {
      bsonType: "object",
      required: ["name", "email"],
      properties: {
        name: { bsonType: "string", description: "必填字符串" },
        email: { bsonType: "string", pattern: ".+@.+", description: "有效邮箱" }
      }
    }
  },
  validationLevel: "strict",  // 严格验证（插入更新都需通过）
  validationAction: "error",  // 验证失败则阻止操作
  storageEngine: {            // 存储引擎配置
    wiredTiger: { configString: "block_compressor=zstd" }
  },
  collation: { locale: "en", strength: 2 }  // 排序规则
})

5.3 重命名集合

// 同数据库重命名
db.adminCommand({
  renameCollection: "test.oldCollection",
  to: "test.newCollection"
})
// 跨数据库重命名
db.adminCommand({
  renameCollection: "test.oldCollection",
  to: "production.newCollection"
})

参数说明：dropTarget 可选参数，若目标集合存在则删除（默认 false）。

5.4 删除集合

// 删除 mydb 库中的 kgc 集合
use mydb
db.kgc.drop()
// 验证删除结果
show collections

六、文档（Document）CRUD 操作

6.1 插入文档

6.1.1 插入单个文档

// 插入单个文档
db.myCollection.insertOne({
  name: "Alice",
  age: 25,
  city: "New York",
  hobbies: ["reading", "music"]
})

返回结果：

{
  acknowledged: true,
  insertedId: ObjectId("60c72b2f9b1d8b5a5f8e2b2d")
}

6.1.2 插入多个文档

// 插入多个文档
db.myCollection.insertMany([
  { name: "Bob", age: 30, city: "Los Angeles", status: "active" },
  { name: "Charlie", age: 35, city: "Chicago", status: "active" }
])

6.2 查询文档

6.2.1 基础查询

// 查询所有文档
db.myCollection.find()
// 按条件查询（age > 25）
db.myCollection.find({ age: { $gt: 25 } })
// 带投影查询（只返回 name 和 age，排除 _id）
db.myCollection.find(
  { age: { $gt: 25 } },
  { name: 1, age: 1, _id: 0 }
)
// 格式化输出
db.myCollection.find().pretty()

6.2.2 单个文档查询

// 查询单个文档
db.myCollection.findOne({ name: "Alice" })
// 带投影的单个文档查询
db.myCollection.findOne(
  { name: "Alice" },
  { name: 1, age: 1, _id: 0 }
)

6.3 删除文档

6.3.1 删除单个文档

// 删除 name 为 Alice 的文档
db.myCollection.deleteOne({ name: "Alice" })

返回结果：

{ acknowledged: true, deletedCount: 1 }

6.3.2 删除多个文档

// 删除所有 name 为 Bob 的文档
db.myCollection.deleteMany({ name: "Bob" })

6.3.3 查找并删除

// 查找并删除，返回删除的文档
db.myCollection.findOneAndDelete(
  { name: "Charlie" },
  { projection: { name: 1, age: 1 } }
)

6.4 更新文档

6.4.1 更新单个文档

// 将 Alice 的年龄更新为 26
db.myCollection.updateOne(
  { name: "Alice" },
  { $set: { age: 26 } },
  { upsert: false }  // 不存在不插入
)

6.4.2 更新多个文档

// 将年龄小于 30 的用户状态设为 active
db.myCollection.updateMany(
  { age: { $lt: 30 } },
  { $set: { status: "active" } }
)

6.4.3 替换文档

// 完全替换 Bob 的文档
db.myCollection.replaceOne(
  { name: "Bob" },
  { name: "Bob", age: 31, city: "San Francisco" }
)

6.4.4 查找并更新

// 查找并更新，返回更新后的文档
db.myCollection.findOneAndUpdate(
  { name: "Charlie" },
  { $set: { age: 36 } },
  { returnDocument: "after" }
)

七、数据备份与恢复

7.1 安装备份工具

# 安装 MongoDB 数据库工具
rpm -ivh mongodb-database-tools-rhel70-x86_64-100.12.0.rpm

7.2 数据备份（mongodump）

# 备份所有数据库到当前目录的 dump 文件夹
mongodump
# 备份指定数据库（如 test）
mongodump -d test -o /data/backup/test
# 备份指定集合
mongodump -d test -c myCollection -o /data/backup/collection
# 备份远程数据库
mongodump -h 192.168.1.100:27017 -u username -p password -d mydb

备份输出示例：

2025-04-25T22:44:21.307+0800 writing admin.system.version to dump/admin/system.version.bson
2025-04-25T22:44:21.313+0800 done dumping test.myCollection (3 documents)

7.3 数据恢复（mongorestore）

# 从默认 dump 目录恢复所有数据
mongorestore
# 恢复到指定数据库（如 test2）
mongorestore -d test2 /data/backup/test
# 恢复时先删除现有数据（慎用）
mongorestore --drop -d test /data/backup/test
# 恢复远程数据库
mongorestore -h 192.168.1.100:27017 -u username -p password -d mydb /data/backup/mydb

恢复输出示例：

2025-04-25T22:50:28.125+0800 restoring test.myCollection from dump/test/myCollection.bson
2025-04-25T22:50:28.151+0800 6 document(s) restored successfully.

八、用户管理与权限控制

8.1 创建用户与分配角色

// 切换到目标数据库（如 testdb）
use testdb
// 创建用户并分配角色
db.createUser({
  user: "testuser",
  pwd: "password123",
  roles: [
    { role: "readWrite", db: "testdb" },  // 读写权限
    { role: "dbAdmin", db: "testdb" }     // 数据库管理权限
  ]
})

8.2 用户认证

// 验证用户身份
db.auth("testuser", "password123")
// 返回 1 表示认证成功

8.3 启用访问控制

8.3.1 配置文件启用

修改 mongod.conf 添加：

security:
  authorization: "enabled"

8.3.2 命令行启用

mongod --auth --dbpath /var/lib/mongo --logpath /var/log/mongodb/mongod.log --fork

8.4 带认证登录

mongosh --host localhost --port 27017 -u "testuser" -p "password123" --authenticationDatabase "testdb"

8.5 删除用户

// 删除 testuser 用户
db.dropUser("testuser")

九、总结

在实际应用中，还需注意以下最佳实践：

数据模型设计：利用 MongoDB 的文档嵌套特性，减少关联查询，遵循 "One Document, One Entity" 原则
索引优化：为高频查询字段创建索引，避免全表扫描，定期分析查询计划（explain()）
分片策略：大数据量场景提前规划分片键，确保数据均匀分布
备份策略：定期增量备份，异地存储备份文件，测试恢复流程
安全配置：生产环境必须启用认证，限制网络访问，使用专用管理账户
监控告警：关注数据库连接数、内存使用、磁盘IO等指标，设置告警阈值

MongoDB 的灵活性和扩展性为现代应用开发提供了强大支持，随着业务发展，合理运用其高级特性（如聚合框架、地理空间查询、事务支持）将进一步释放其潜力。

MongoDB 入门

简介

一、MongoDB 的概念与特点

1.1 什么是 MongoDB

1.2 核心概念映射