一、NoSQL 是什么

NoSQL，泛指非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。 隨著互聯(lián)網(wǎng) Web 2.0 網(wǎng)站的興起，傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)在應(yīng)付 Web 2.0 網(wǎng)站，特別是超大規(guī)模和高并發(fā)的 SNS 類型的 Web 2.0 純動(dòng)態(tài)網(wǎng)站時(shí)已經(jīng)顯得力不從心，暴露了很多難以克服的問(wèn)題，而非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)則由于其自身的特點(diǎn)得到了非常迅速的發(fā)展。NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)的產(chǎn)生就是為了應(yīng)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)集合以及多重?cái)?shù)據(jù)種類帶來(lái)的挑戰(zhàn)，尤其是大數(shù)據(jù)應(yīng)用難題。

1.1 NoSQL 簡(jiǎn)史

NoSQL 一詞最早出現(xiàn)于 1998 年，是 Carlo Strozzi 開(kāi)發(fā)的一個(gè)輕量、開(kāi)源、不提供 SQL 功能的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。2009年，Last.fm 的 Johan Oskarsson 發(fā)起了一次關(guān)于分布式開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)的討論，來(lái)自 Rackspace 的 Eric Evans 再次提出了 NoSQL 的概念，這時(shí)的 NoSQL 主要指非關(guān)系型、分布式、不提供 ACID 的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)模式。

2009年在亞特蘭大舉行的 no:sql(east) 討論會(huì)是一個(gè)里程碑，其口號(hào)是 select fun, profit from real_world where relational=false;。 因此，對(duì) NoSQL 最普遍的解釋是 非關(guān)聯(lián)型的，強(qiáng)調(diào) Key-Value Stores 和文檔數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)，而不是單純地反對(duì) RDBMS。

1.2 NoSQL 的種類及其特性

NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)有多種類型，每種類型都有各自的特點(diǎn)，如下表所示：

下面介紹兩種不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù)。面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)：

Cassandra、HBase、HyperTable 屬于這種類型。普通的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)都是以行為單位來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，擅長(zhǎng)以行為單位讀入數(shù)據(jù)，比如特定條件數(shù)據(jù)的獲取。因此，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)也被稱為面向行的數(shù)據(jù)庫(kù)。相反，面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)是以列為單位來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，擅長(zhǎng)以列為單位讀入數(shù)據(jù)。面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)具有高擴(kuò)展性，即使數(shù)據(jù)增加也不會(huì)降低相應(yīng)的處理速度 (特別是寫(xiě)入速度)，所以它主要應(yīng)用于需要處理大量數(shù)據(jù)的情況。另外，把它作為批處理程序的存儲(chǔ)器來(lái)對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行更新也是非常有用的。但由于面向列的數(shù)據(jù)庫(kù)跟現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的思維方式有很大不同，故應(yīng)用起來(lái)十分困難。

面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)：

MongoDB、CouchDB 屬于這種類型，它們屬于 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，但與鍵值存儲(chǔ)相異。1、不定義表結(jié)構(gòu)。 即使是不定義表結(jié)構(gòu)，也可以像定義表結(jié)構(gòu)一樣使用，還省去了變更表結(jié)構(gòu)的麻煩。2、可以使用復(fù)雜的查詢條件。 與鍵值存儲(chǔ)不同的是，面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)可以通過(guò)復(fù)雜的查詢條件來(lái)獲取數(shù)據(jù)，雖然不具備事務(wù)處理和 Join 這些關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)所具有的處理能力，但除此以外的其他處理基本上都能實(shí)現(xiàn)。3、鍵值存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)。 它的數(shù)據(jù)是以鍵值的形式存儲(chǔ)的，雖然它的速度非?？?#xff0c;但基本上只能通過(guò)鍵的完全一致查詢獲取數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)的保存方式可以分為臨時(shí)性、永久性和兩者兼具三種。

補(bǔ)充：

1、臨時(shí)性。 所謂臨時(shí)性就是數(shù)據(jù)有可能丟失，memcached 把所有數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中，這樣保存和讀取的速度非?？?#xff0c;但是當(dāng) memcached 停止時(shí)，數(shù)據(jù)就不存在了。由于數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，所以無(wú)法操作超出內(nèi)存容量的數(shù)據(jù)，舊數(shù)據(jù)會(huì)丟失?？傮w來(lái)說(shuō)，在內(nèi)存中保存數(shù)據(jù)、可以進(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理、數(shù)據(jù)有可能丟失。

2、永久性。 所謂永久性就是數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，這里的鍵值存儲(chǔ)是把數(shù)據(jù)保存在硬盤(pán)上，與臨時(shí)性比起來(lái)，由于必然要發(fā)生對(duì)硬盤(pán)的 IO 操作，所以性能上還是有差距的，但數(shù)據(jù)不會(huì)丟失是它最大的優(yōu)勢(shì)。總體來(lái)說(shuō)，在硬盤(pán)上保存數(shù)據(jù)、可以進(jìn)行非常快速的保存和讀取處理（但無(wú)法與 memcached 相比）、數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。

3、兩者兼具。 Redis 屬于這種類型。Redis 有些特殊，臨時(shí)性和永久性兼具。Redis 首先把數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，在滿足特定條件（默認(rèn)是15分鐘一次以上，5分鐘內(nèi)10個(gè)以上，1分鐘內(nèi)10000個(gè)以上的鍵發(fā)生變更）的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)寫(xiě)入到硬盤(pán)中，這樣既確保了內(nèi)存中數(shù)據(jù)的處理速度，又可以通過(guò)寫(xiě)入硬盤(pán)來(lái)保證數(shù)據(jù)的永久性，這種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)特別適合處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)?？傮w來(lái)說(shuō)，同時(shí)在內(nèi)存和硬盤(pán)上保存數(shù)據(jù)、可以進(jìn)行非?？焖俚谋４婧妥x取處理、保存在硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)不會(huì)消失（可以恢復(fù)）、適合于處理數(shù)組類型的數(shù)據(jù)。

1.3 NoSQL 特點(diǎn)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，各種優(yōu)化工作已經(jīng)做得很深了，而 NoSQL 系統(tǒng)也從中吸收了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)，我們從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度來(lái)了解一下 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)的四大特點(diǎn)。

1、索引支持。 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)立之初沒(méi)有想到今天的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對(duì)可擴(kuò)展性提出如此高的要求，因此，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的是簡(jiǎn)化用戶的工作，SQL 語(yǔ)言的產(chǎn)生促成數(shù)據(jù)庫(kù)接口的標(biāo)準(zhǔn)化，從而形成了 Oracle 這樣的數(shù)據(jù)庫(kù)公司并帶動(dòng)了上下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的單機(jī)存儲(chǔ)引擎支持索引，比如 MySQL 的 InnoDB 存儲(chǔ)引擎需要支持索引，而 NoSQL 系統(tǒng)的單機(jī)存儲(chǔ)引擎是純粹的，只需要支持基于主鍵的隨機(jī)讀取和范圍查詢。NoSQL 系統(tǒng)在系統(tǒng)層面提供對(duì)索引的支持，比如有一個(gè)用戶表，主鍵為 user_id，每個(gè)用戶有很多屬性，包括用戶名，照片 ID(photo_id)，照片 URL，在 NoSQL 系統(tǒng)中如果需要對(duì) photo_id 建立索引，可以維護(hù)一張分布式表，表的主鍵為形成的二元組。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)由于需要在單機(jī)存儲(chǔ)引擎層面支持索引，大大降低了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，使得單機(jī)存儲(chǔ)引擎的設(shè)計(jì)變得很復(fù)雜。

2、并發(fā)事務(wù)處理。 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有一整套的關(guān)于事務(wù)并發(fā)處理的理論，比如鎖的粒度是表級(jí)、頁(yè)級(jí)還是行級(jí)，多版本并發(fā)控制機(jī)制 MVCC，事務(wù)的隔離級(jí)別，死鎖檢測(cè)，回滾，等等。然而，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大多數(shù)的特點(diǎn)都是多讀少寫(xiě)，比如讀和寫(xiě)的比例是 10:1，并且很少有復(fù)雜事務(wù)需求，因此，一般可以采用更為簡(jiǎn)單的 copy-on-write 技術(shù)：單線程寫(xiě)，多線程讀，寫(xiě)的時(shí)候執(zhí)行 copy-on-write，寫(xiě)不影響讀服務(wù)。NoSQL 系統(tǒng)這樣的假設(shè)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，減少了很多操作的 overhead，提高了性能。

3、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)引擎的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一棵磁盤(pán) B+ 樹(shù)，為了提高性能，可能需要有 Insert Buffer 聚合寫(xiě)，Query Cache 緩存讀，經(jīng)常需要實(shí)現(xiàn)類似 Linux page cache 的緩存管理機(jī)制。數(shù)據(jù)庫(kù)中的讀和寫(xiě)是互相影響的，寫(xiě)操作也因?yàn)闀r(shí)不時(shí)需要將數(shù)據(jù)輸出到磁盤(pán)而性能不高。簡(jiǎn)而言之，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)引擎的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是通用的動(dòng)態(tài)更新的 B+ 樹(shù)。然而，在 NoSQL 系統(tǒng)中，比如 Bigtable 中采用 SSTable+MemTable 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)先寫(xiě)入到內(nèi)存的 MemTable，達(dá)到一定大小或者超過(guò)一定時(shí)間才會(huì)備份到磁盤(pán)生成 SSTable 文件， SSTable 是只讀的。如果說(shuō)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)引擎的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一棵動(dòng)態(tài)的 B+ 樹(shù)，那么 SSTable 就是一個(gè)排好序的有序數(shù)組。很明顯，實(shí)現(xiàn)一個(gè)有序數(shù)組比實(shí)現(xiàn)一棵動(dòng)態(tài) B+ 樹(shù)且包含復(fù)雜的并發(fā)控制機(jī)制要簡(jiǎn)單高效得多。

4、Join操作。 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)需要在存儲(chǔ)引擎層面支持 Join，而 NoSQL 系統(tǒng)一般根據(jù)應(yīng)用來(lái)決定 Join 實(shí)現(xiàn)的方式。舉個(gè)例子，有兩張表：用戶表和商品表，每個(gè)用戶下可能有若干個(gè)商品，用戶表的主鍵為 user_id，用戶和商品的關(guān)聯(lián)屬性存放在用戶表中，商品表的主鍵為 item_id，商品屬性包括商品名和商品 URL，等等。假設(shè)應(yīng)用需要查詢一個(gè)用戶的所有商品并顯示商品的詳細(xì)信息，普通的做法是先從用戶表查找指定用戶的所有 item_id，然后對(duì)每個(gè) item_id 去商品表查詢?cè)敿?xì)信息，即執(zhí)行一次數(shù)據(jù)庫(kù) Join 操作，這必然帶來(lái)了很多的磁盤(pán)隨機(jī)讀，并且由于 Join 帶來(lái)的隨機(jī)讀的局部性不好，緩存的效果往往也是有限的。在 NoSQL 系統(tǒng)中，我們往往可以將用戶表和商品表集成到一張寬表中，這樣雖然存儲(chǔ)了額外的信息，但卻換來(lái)了查詢的高效。

1.4 NoSQL 的優(yōu)缺點(diǎn)

業(yè)界為了解決更多用戶的需求，推出了多款新類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，并且由于它們?cè)谠O(shè)計(jì)上和傳統(tǒng)的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)相比有很大的不同，所以被統(tǒng)稱為 NoSQL 系列數(shù)據(jù)庫(kù)。總的來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)上，它們非常關(guān)注對(duì)數(shù)據(jù)高并發(fā)讀寫(xiě)和對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)等，與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)相比，它們?cè)诩軜?gòu)和數(shù)據(jù)模型方面做了 減法，而在擴(kuò)展和并發(fā)等方面做了 加法?，F(xiàn)在主流的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)有 BigTable、HBase、Cassandra、SimpleDB、CouchDB、MongoDB 和 Redis 等。接下來(lái)，我們了解一下 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)到底存在哪些優(yōu)缺點(diǎn)。在優(yōu)勢(shì)方面，主要體現(xiàn)在下面這三點(diǎn)：

1、簡(jiǎn)單的擴(kuò)展。 典型例子是 Cassandra，由于其架構(gòu)是類似于經(jīng)典的 P2P，所以能通過(guò)輕松地添加新的節(jié)點(diǎn)來(lái)擴(kuò)展這個(gè)集群。

2、快速的讀寫(xiě)。 主要例子有 Redis，由于其邏輯簡(jiǎn)單，而且純內(nèi)存操作，使得其性能非常出色，單節(jié)點(diǎn)每秒可以處理超過(guò) 10萬(wàn)次 讀寫(xiě)操作。

3、低廉的成本。 這是大多數(shù)分布式數(shù)據(jù)庫(kù)共有的特點(diǎn)，因?yàn)橹饕际情_(kāi)源軟件，沒(méi)有昂貴的許可證成本。雖然有以上優(yōu)勢(shì)，但 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)還存在著很多的不足，常見(jiàn)的主要有下面這幾個(gè)：

1、不提供對(duì) SQL 的支持。 如果不支持 SQL 這樣的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)對(duì)用戶產(chǎn)生一定的學(xué)習(xí)和應(yīng)用遷移成本。

2、支持的特性不夠豐富。 現(xiàn)有產(chǎn)品所提供的功能都比較有限，大多數(shù) NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)都不支持事務(wù)，也不像 SQL Server 和 Oracle 那樣能提供各種附加功能，比如 BI 和報(bào)表等。

3、現(xiàn)有產(chǎn)品的不夠成熟。 大多數(shù)產(chǎn)品都還處于初創(chuàng)期，和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)幾十年的完善不可相提并論。上面 NoSQL 產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)都是共通的，在實(shí)際情況下，每個(gè)產(chǎn)品都會(huì)根據(jù)自己所遵從的數(shù)據(jù)模型和 CAP 理念而有所不同。

1.5 NoSQL 與 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)的比較

在日常的編碼中，我們常用的是 SQL(結(jié)構(gòu)化的查詢語(yǔ)言) 數(shù)據(jù)庫(kù)，SQL 是過(guò)去幾十年間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的主要方式?，F(xiàn)在主流的 SQL 主要有 MySQL、SQL Server、Oracle 等數(shù)據(jù)庫(kù)。NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)自從 20世紀(jì)60年代 就已經(jīng)存在了，現(xiàn)在主流的 NoSQL 有 MongoDB、CouchDB、Redis 和 Memcache 等數(shù)據(jù)庫(kù)。SQL 和 NoSQL 有著相同的目標(biāo)：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 但是它們存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的方式不同，這可能會(huì)影響到你開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目，一種會(huì)簡(jiǎn)化你的開(kāi)發(fā)，一種會(huì)阻礙你的開(kāi)發(fā)。盡管目前 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)非常火爆，但是 NoSQL 尚不能取代 SQL ——它僅僅是 SQL 的一種替代品。SQL 和 NoSQL 沒(méi)有明顯的區(qū)別。一些 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)也采用了 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)的特性，反之亦然。在選擇數(shù)據(jù)庫(kù)方面的界限變得越來(lái)越模糊了，并且一些新的混合型數(shù)據(jù)庫(kù)將會(huì)在不久的將來(lái)提供更多的選擇。SQL 和 NoSQL 的區(qū)別：

1. SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)提供關(guān)系型的表來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)采用類 JSON 的鍵值對(duì)來(lái)存儲(chǔ)文檔。SQL 中的表結(jié)構(gòu)具有嚴(yán)格的數(shù)據(jù)模式約束，因此存儲(chǔ)數(shù)據(jù)很難出錯(cuò)。NoSQL 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)更加靈活自由，但是也會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致性問(wèn)題的發(fā)生。
2. 在 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中，除非你事先定義了表和字段的模式否則你無(wú)法向其中添加數(shù)據(jù)。在 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)在任何時(shí)候都可以進(jìn)行添加，不需要事先去定義文檔和集合。SQL 在進(jìn)行數(shù)據(jù)的邏輯操作之前我們必須要定義數(shù)據(jù)模式，數(shù)據(jù)模式可以在后期進(jìn)行更改，但是對(duì)于模式的大改將會(huì)是非常復(fù)雜的。因此 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)更適合于那些不能夠確定數(shù)據(jù)需求的工程項(xiàng)目（MongoDB 會(huì)在集合中為每一個(gè)文檔添加一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的id。如果你仍然想要定義索引，你也可以自己在之后定義）。模式中包含了許多的信息：主鍵——獨(dú)一無(wú)二的標(biāo)志就像 ISBN 唯一確定一個(gè)書(shū)號(hào)。索引——通常設(shè)置索引字段加快搜索的速度。關(guān)系——字段之間的邏輯連接。
3. SQL 具有數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化。NoSQL 雖然可以同樣使用規(guī)范化，但是更傾向于非規(guī)范化。在 SQL 中我們需要增加一張新表 tableB，一張舊表 tableA 關(guān)聯(lián)新表只需使用外鍵 B_id，用于引用 tableB 中的信息，這樣的設(shè)計(jì)能夠最小化數(shù)據(jù)的冗余，我們不需要為 tableA 重復(fù)添加 tableB 的所有信息——只需要去引用就可以了。這項(xiàng)技術(shù)叫作數(shù)據(jù)庫(kù)的規(guī)范化，具有實(shí)際的意義。我們可以更改 tableB 的信息而不用修改 tableA 中的數(shù)據(jù)。而 NoSQL 更多的是在 tableA 中為每項(xiàng)數(shù)據(jù)添加 tableB 的信息，這樣會(huì)使查詢更快，但是在更新信息的記錄變多時(shí)效率將會(huì)顯著下降。
4. SQL 具有 Join 操作，NoSQL 則沒(méi)有。SQL 語(yǔ)言為查詢提供了強(qiáng)大的 Join 操作。我們可以使用單個(gè) SQL 語(yǔ)句在多個(gè)表中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。而在 NoSQL 中沒(méi)有與 Join 相同的操作，對(duì)于具有 SQL 語(yǔ)言經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)是非常令人震驚的，這也是非規(guī)范化存在的原因之一。
5. SQL 具有數(shù)據(jù)完整性，NoSQL 則不具備數(shù)據(jù)完整性。大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)允許通過(guò)定義外鍵來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的完整性約束。在 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中則沒(méi)有數(shù)據(jù)完整性的約束選項(xiàng)，你可以存儲(chǔ)任何你想要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。理想情況下，單個(gè)文檔將是項(xiàng)目所有信息的唯一來(lái)源。
6. SQL 需要自定義事務(wù)。NoSQL 操作單個(gè)文檔時(shí)具備事務(wù)性，而操作多個(gè)文檔時(shí)則不具備事務(wù)性。在 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中，兩條或者多條更新操作可以結(jié)合成一個(gè) 事務(wù)(或者全部執(zhí)行成功否則失敗) 執(zhí)行。將兩條更新操作綁定為一個(gè)事務(wù)確保了它們要么全部成功要么全部失敗。在 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)于一個(gè)文檔的更新操作是原子性的。換句話說(shuō)，如果你要更新一個(gè)文檔中的三個(gè)值，要么三個(gè)值都更新成功要么它們保持不變。然而，對(duì)于操作多個(gè)文檔時(shí)沒(méi)有與事務(wù)相對(duì)應(yīng)的操作。在 MongoDB 中有一個(gè)操作是 transaction-like options，但是，需要我們手動(dòng)地加入到代碼中。
7. SQL 使用 SQL 語(yǔ)言，NoSQL 使用類 JSON。SQL 是一種聲明性語(yǔ)言。SQL 語(yǔ)言的功能強(qiáng)大，并且已經(jīng)成為了一種國(guó)際的通用標(biāo)準(zhǔn)，盡管大多數(shù)系統(tǒng)在語(yǔ)法上有一些細(xì)微的差別。NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)使用類似 JSON 為參數(shù)的 JavaScript 來(lái)進(jìn)行查詢，基本操作是相同的，但是嵌套的 JSON 將會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的查詢。
8. NoSQL 比 SQL 更快。通常情況下，NoSQL 比 SQL 語(yǔ)言更快。這并沒(méi)有什么好震驚的，NoSQL 中更加簡(jiǎn)單的非規(guī)范化存儲(chǔ)允許我們?cè)谝淮尾樵冎械玫教囟?xiàng)的所有信息，不需要使用 SQL 中復(fù)雜的 Join 操作。也就是說(shuō)，你的項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)的需求會(huì)有很大的影響。一個(gè)好的 SQL 數(shù)據(jù)庫(kù)一定會(huì)比一個(gè)不好的 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)性能好很多，反之亦然。

二、MongoDB 基礎(chǔ)知識(shí)

MongoDB 是一個(gè)跨平臺(tái)的、面向文檔的數(shù)據(jù)庫(kù)，是當(dāng)前 NoSQL 數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品中最熱門(mén)的一種。下面我們來(lái)認(rèn)識(shí)一下 MongoDB。

2.1 MongoDB 是什么

MongoDB 是一個(gè)基于分布式文件存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)。由 C++ 語(yǔ)言編寫(xiě)。旨在為 Web 應(yīng)用提供可擴(kuò)展的高性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。MongoDB 是一個(gè)介于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)和非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)之間的產(chǎn)品，是非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中功能最豐富、最像關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的。它支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常松散，是類似 JSON 的 BSON 格式，因此可以存儲(chǔ)比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。MongoDB 最大的特點(diǎn)是它支持的查詢語(yǔ)言非常強(qiáng)大，其語(yǔ)法有點(diǎn)類似于面向?qū)ο蟮牟樵冋Z(yǔ)言，幾乎可以實(shí)現(xiàn)類似關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)單表查詢的絕大部分功能，而且還支持對(duì)數(shù)據(jù)建立索引。

2.2 MongoDB 的體系結(jié)構(gòu)

MongoDB 的邏輯結(jié)構(gòu)是一種層次結(jié)構(gòu)，主要由 文檔（document）、集合（collection）、數(shù)據(jù)庫(kù)（database） 這三部分組成。邏輯結(jié)構(gòu)是面向用戶的，用戶使用 MongoDB 開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序使用的就是邏輯結(jié)構(gòu)：

1. MongoDB 的文檔，相當(dāng)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的一行記錄。
2. 多個(gè)文檔組成一個(gè)集合，相當(dāng)于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的表。
3. 多個(gè)集合邏輯上組織在一起，就是數(shù)據(jù)庫(kù)。
4. 一個(gè) MongoDB 實(shí)例支持多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

文檔、集合、數(shù)據(jù)庫(kù)的層次結(jié)構(gòu)如下圖所示：

2.3 MongoDB 的特點(diǎn)

MongoDB 最大的特點(diǎn)是它支持的查詢語(yǔ)言非常強(qiáng)大，其語(yǔ)法有點(diǎn)類似于面向?qū)ο蟮牟樵冋Z(yǔ)言，幾乎可以實(shí)現(xiàn)類似關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)單表查詢的絕大部分功能，而且還支持對(duì)數(shù)據(jù)建立索引。它是一個(gè)面向集合的，模式自由的文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)。具體特點(diǎn)總結(jié)如下：

1. 面向集合存儲(chǔ)，易于存儲(chǔ)對(duì)象類型的數(shù)據(jù)。
2. 模式自由。
3. 支持動(dòng)態(tài)查詢。
4. 支持完全索引，包含內(nèi)部對(duì)象。
5. 支持復(fù)制和故障恢復(fù)。
6. 使用高效的二進(jìn)制數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，包括大型對(duì)象（如視頻等）。
7. 自動(dòng)處理碎片，以支持云計(jì)算層次的擴(kuò)展性。
8. 支持 Python、PHP、Ruby、Java、C、C#、JavaScript、Perl 及 C++ 語(yǔ)言的驅(qū)動(dòng)程序，社區(qū)中也提供了對(duì) Erlang 及 .NET 等平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)程序。
9. 文件存儲(chǔ)格式為 BSON（一種JSON的擴(kuò)展）。

2.4 MongoDB 鍵特性

MongoDB 的設(shè)計(jì)目標(biāo)是高性能、可擴(kuò)展、易部署、易使用，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)非常方便，其主要功能特性如下：

1、文檔數(shù)據(jù)類型。 SQL 類型的數(shù)據(jù)庫(kù)是正規(guī)化的，可以通過(guò)主鍵或者外鍵的約束保證數(shù)據(jù)的完整性與唯一性，所以 SQL 類型的數(shù)據(jù)庫(kù)常用于對(duì)數(shù)據(jù)完整性要求較高的系統(tǒng)。MongoDB 在這一方面是不如 SQL 類型的數(shù)據(jù)庫(kù)的，且 MongoDB 沒(méi)有固定的 Schema，正因?yàn)?MongoDB 少了一些這樣的約束條件，可以讓數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更靈活，存儲(chǔ)速度更快。

2、即時(shí)查詢能力。 MongoDB 保留了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)即時(shí)查詢的能力，保留了索引（底層是基于B樹(shù)）的能力。這一點(diǎn)汲取了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)，同類型的 NoSQL Redis 則沒(méi)有上述的能力。

3、復(fù)制能力。 MongoDB 自身提供了副本集能將數(shù)據(jù)分布在多臺(tái)機(jī)器上實(shí)現(xiàn)冗余，目的是可以提供自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移、擴(kuò)展讀能力。

4、速度與持久性。 MongoDB 的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)寫(xiě)入語(yǔ)義 fire and forget，即通過(guò)驅(qū)動(dòng)調(diào)用寫(xiě)入時(shí)，可以立即得到返回成功的結(jié)果（即使是報(bào)錯(cuò)），這樣讓寫(xiě)入的速度更快，當(dāng)然會(huì)有一定的不安全性，完全依賴網(wǎng)絡(luò)。

5、數(shù)據(jù)擴(kuò)展。 MongoDB 使用分片技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展，MongoDB 能自動(dòng)分片、自動(dòng)轉(zhuǎn)移分片里面的數(shù)據(jù)塊，讓每一個(gè)服務(wù)器里面存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)都是一樣大小。

2.5 MongoDB 的核心服務(wù)和工具

MongoDB 是用 C++ 編寫(xiě)的，由 10gen 積極維護(hù)。該項(xiàng)目能在所有主流操作系統(tǒng)上編譯，包括 Mac OS X、Windows 和大多數(shù) Linux。MongoDB.org 上提供了這些平臺(tái)的預(yù)編譯二進(jìn)制包。MongoDB 是開(kāi)源的，遵循 GNU-AGPL 許可，GitHub 上可以免費(fèi)獲取到源代碼，而且經(jīng)常會(huì)接受來(lái)自社區(qū)的貢獻(xiàn)，但這一項(xiàng)目主要還是由 10gen 的核心服務(wù)器團(tuán)隊(duì)來(lái)領(lǐng)導(dǎo)的，絕大多數(shù)提交亦來(lái)自該團(tuán)隊(duì)。

1、核心服務(wù)器。 通過(guò)可執(zhí)行文件 mongod（Windows 上是 MongoDB.exe）可以運(yùn)行核心服務(wù)器。mongod 服務(wù)器進(jìn)程使用一個(gè)自定義的二進(jìn)制協(xié)議從網(wǎng)絡(luò)套接字上接收命令。mongod 進(jìn)程的所有數(shù)據(jù)文件默認(rèn)都存儲(chǔ)在 /data/db 里。mongod 有多種運(yùn)行模式，最常見(jiàn)的是作為副本集中的一員。因?yàn)橥扑]使用復(fù)制，通常副本集由兩個(gè)副本組成，再加一個(gè)部署在第三臺(tái)服務(wù)器上的仲裁進(jìn)程。對(duì)于 MongoDB 的自動(dòng)分片架構(gòu)而言，其組件包含配置為預(yù)先分片的副本集的 mongod 進(jìn)程，以及特殊的元數(shù)據(jù)服務(wù)器，稱為配置服務(wù)器。另外還有單獨(dú)的名為 mongos 的路由服務(wù)器向適當(dāng)?shù)姆制l(fā)送請(qǐng)求。相比其他的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，例如 MySQL，配置一個(gè) mongod 進(jìn)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單。雖然可以指定標(biāo)準(zhǔn)端口和數(shù)據(jù)目錄，但沒(méi)有什么調(diào)優(yōu)數(shù)據(jù)庫(kù)的選項(xiàng)。在大多數(shù) RDBMS 中，數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)優(yōu)意味著通過(guò)一大堆參數(shù)來(lái)控制內(nèi)存分配等內(nèi)容，這已經(jīng)變成了一門(mén)黑魔法。MongoDB 的設(shè)計(jì)哲學(xué)指出，內(nèi)存管理最好是由操作系統(tǒng)而非 DBA 或應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者來(lái)處理。如此一來(lái)，數(shù)據(jù)文件通過(guò) mmap() 系統(tǒng)調(diào)用被映射成了系統(tǒng)的虛擬內(nèi)存。這一舉措行之有效地將內(nèi)存管理的重任交給了操作系統(tǒng)內(nèi)核。后續(xù)還會(huì)更多地闡述與 mmap() 相關(guān)的內(nèi)容，不過(guò)目前只需要知道缺少配置參數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)亮點(diǎn)，而非缺陷。

2、JavaScript Shell。 MongoDB 命令行 Shell 是一個(gè)基于 JavaScript 的工具，用于管理數(shù)據(jù)庫(kù)和操作數(shù)據(jù)。可執(zhí)行文件 mongod 會(huì)加載 Shell 并連接到指定的 mongod 進(jìn)程。MongoDB Shell 的功能和 MySQL Shell 差不多，主要的區(qū)別在于不使用 SQL，大多數(shù)命令使用的是 JavaScript 表達(dá)式。除了可以插入和查詢數(shù)據(jù)，Shell 還可以用于運(yùn)行管理命令。例如，查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)操作、檢查到從節(jié)點(diǎn)的復(fù)制狀態(tài)，以及配置一個(gè)用于分片的集合。

3．數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)。 MongoDB 的驅(qū)動(dòng)很容易使用，MongoDB 團(tuán)隊(duì)竭盡全力提供符合特定語(yǔ)言風(fēng)格的 API，并同時(shí)保持跨語(yǔ)言、相對(duì)統(tǒng)一的接口。例如，所有驅(qū)動(dòng)都實(shí)現(xiàn)了向集合保存文檔的方法，但不同語(yǔ)言里文檔本身的表述通常會(huì)有所不同，驅(qū)動(dòng)盡量會(huì)對(duì)特定語(yǔ)言表現(xiàn)得更自然一些。例如，在 Ruby 中就是使用一個(gè) Ruby 散列，在 Python 中字典更合適一點(diǎn)，Java 中缺少類似的語(yǔ)言原語(yǔ)，需要使用 LinkedHashMap 類實(shí)現(xiàn)的特殊文檔來(lái)表示文檔。由于驅(qū)動(dòng)程序?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)人員提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 API，因此可以構(gòu)建更高級(jí)的工具和接口。數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)人員使用 Java API 編寫(xiě)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，不但可以跨平臺(tái)運(yùn)行，而且還不受數(shù)據(jù)庫(kù)供應(yīng)商的限制。這與使用 RDBMS 的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)截然不同，在數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系型數(shù)據(jù)模型和大多數(shù)現(xiàn)代編程語(yǔ)言的面向?qū)ο竽Ｐ椭g幾乎都需要有一個(gè)庫(kù)來(lái)做中介。雖然不需要 對(duì)象關(guān)系映射器（object-relational mapper），但很多開(kāi)發(fā)者都喜歡在驅(qū)動(dòng)上做一層薄薄的封裝，用它來(lái)處理關(guān)聯(lián)、驗(yàn)證和類型檢查。

4、命令行工具。 MongoDB 自帶了很多命令行工具。mongodump 和 mongorestore：備份和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)工具。mongodump 用原生的 BSON 格式將數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)保存下來(lái)，因此最好只是用來(lái)做備份，其優(yōu)勢(shì)是熱備時(shí)非常有用，備份后能方便地用 mongorestore 恢復(fù)。mongoexport 和 mongoimport：用來(lái)導(dǎo)入導(dǎo)出 JSON、CSV 和 TSV 數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)需要支持多種格式時(shí)很有用。mongoimport 還能用于大數(shù)據(jù)集的初始導(dǎo)入，但是在導(dǎo)入前順便還要注意一下，為了能充分利用好 MongoDB 通常需要對(duì)數(shù)據(jù)模型做些調(diào)整。在這種情況下，通過(guò)使用驅(qū)動(dòng)的自定義腳本來(lái)導(dǎo)入數(shù)據(jù)會(huì)更方便一些。mongosniff：這是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)嗅探工具，用來(lái)觀察發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)的操作?；揪褪前丫W(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)?BSON 轉(zhuǎn)換為易于人們閱讀的 Shell 語(yǔ)句。mongostat：它與 iostat 類似，持續(xù)輪詢 MongoDB 和系統(tǒng)以便提供有幫助的統(tǒng)計(jì)信息，包括每秒操作數(shù)（插入、查詢、更新、刪除等）、分配的虛擬內(nèi)存數(shù)量以及服務(wù)器的連接數(shù)。

2.6 MongoDB 應(yīng)用場(chǎng)景

MongoDB 的主要目標(biāo)是在鍵值存儲(chǔ)方式（提供了高性能和高度伸縮性）和傳統(tǒng)的 RDBMS 系統(tǒng)（具有豐富的功能）之間架起一座橋梁，它集兩者的優(yōu)勢(shì)于一身。根據(jù)官方網(wǎng)站的描述，MongoDB 適用于以下場(chǎng)景：

1. 網(wǎng)站數(shù)據(jù)：MongoDB 非常適合實(shí)時(shí)的插入、更新與查詢，并具備網(wǎng)站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所需的復(fù)制及高度伸縮性。
2. 緩存：由于性能很高，MongoDB 也適合作為信息基礎(chǔ)設(shè)施的緩存層。在系統(tǒng)重啟之后，由 MongoDB 搭建的持久化緩存層可以避免下層的數(shù)據(jù)源過(guò)載。
3. 大尺寸、低價(jià)值的數(shù)據(jù)：使用傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)一些數(shù)據(jù)時(shí)可能會(huì)比較昂貴，在此之前，很多時(shí)候程序員往往會(huì)選擇傳統(tǒng)的文件進(jìn)行存儲(chǔ)。
4. 高伸縮性的場(chǎng)景：MongoDB 非常適合由數(shù)十或數(shù)百臺(tái)服務(wù)器組成的數(shù)據(jù)庫(kù)，MongoDB 的路線圖中已經(jīng)包含對(duì) MapReduce 引擎的內(nèi)置支持。
5. 用于對(duì)象及 JSON 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)：MongoDB 的 BSON 數(shù)據(jù)格式非常適合文檔化格式的存儲(chǔ)及查詢。MongoDB 的使用也會(huì)有一些限制，例如，它不適合于以下幾個(gè)地方：

   高度事務(wù)性的系統(tǒng)：例如，銀行或會(huì)計(jì)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)目前還是更適用于需要大量原子性復(fù)雜事務(wù)的應(yīng)用程序。
   傳統(tǒng)的商業(yè)智能應(yīng)用：針對(duì)特定問(wèn)題的BI數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)產(chǎn)生高度優(yōu)化的查詢方式。對(duì)于此類應(yīng)用，數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)可能是更合適的選擇。
   

2.7 MongoDB 數(shù)據(jù)模型

對(duì)于 MongoDB 而言，本身數(shù)據(jù)格式非常靈活，即在同一個(gè) Collection 中，不同的 Document 的格式也無(wú)需一致。但是，在實(shí)際使用中，我們首先也會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一些基本的設(shè)計(jì)。同時(shí)，MongoDB 本身也提供了一些與數(shù)據(jù)模型相關(guān)的功能，可以用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)格式等信息，下面將會(huì)講解 MongoDB 的數(shù)據(jù)模型。

2.7.1 數(shù)據(jù)模型

MongoDB 的數(shù)據(jù)模式是一種靈活模式。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)要求你在插入數(shù)據(jù)之前必須先定義好一個(gè)表的模式結(jié)構(gòu)，而 MongoDB 的集合則并不限制 document 結(jié)構(gòu)。這種靈活性讓對(duì)象和數(shù)據(jù)庫(kù)文檔之間的映射變得很容易。即使數(shù)據(jù)記錄之間有很大的變化，每個(gè)文檔也可以很好地映射到各條不同的記錄。當(dāng)然在實(shí)際使用中，同一個(gè)集合中的文檔往往都有一個(gè)比較類似的結(jié)構(gòu)。

1、文檔結(jié)構(gòu)。 MongoDB 是面向集合存儲(chǔ)的文檔型數(shù)據(jù)庫(kù)，其涉及到的基本概念與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)有所不同，如下表所示：

文檔是 MongoDB 最核心的概念，本質(zhì)上是一種類 JSON 的 BSON 格式的數(shù)據(jù)。BSON 是一種類 JSON 的二進(jìn)制格式的數(shù)據(jù)，它可以理解為在 JSON 基礎(chǔ)上添加了一些新的數(shù)據(jù)類型，包括 日期、int32、int64 等。BSON 是由一組組鍵值對(duì)組成，它具有輕量性、可遍歷性和高效性三個(gè)特征。

2、嵌套與引用。 文檔的數(shù)據(jù)模型代表了數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)，一個(gè)好的數(shù)據(jù)模型能更好地支持應(yīng)用程序。在 MongoDB 中，文檔有兩種數(shù)據(jù)模型，內(nèi)嵌（embed） 和 引用（references）。

內(nèi)嵌： 內(nèi)嵌方式指的是把相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)保存在同一個(gè)文檔結(jié)構(gòu)之內(nèi)。MongoDB 的文檔結(jié)構(gòu)允許一個(gè)字段或者一個(gè)數(shù)組內(nèi)的值為一個(gè)嵌套的文檔。這種冗余的數(shù)據(jù)模型可以讓?xiě)?yīng)用程序在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)操作內(nèi)完成對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的讀取或修改。嵌套型的使用方式如下圖所示：

內(nèi)嵌類型支持一組相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)文檔中，這樣的好處就是，應(yīng)用程序可以通過(guò)比較少的查詢和更新操作來(lái)完成一些常規(guī)的數(shù)據(jù)的查詢和更新工作。通常，對(duì)于一對(duì)一關(guān)系或者簡(jiǎn)單的一對(duì)多的關(guān)系，我們會(huì)使用嵌套型數(shù)據(jù)。
引用： 引用方式通過(guò)存儲(chǔ)鏈接或者引用信息來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同文檔之間的關(guān)聯(lián)。應(yīng)用程序可以通過(guò)解析這些數(shù)據(jù)庫(kù)引用來(lái)訪問(wèn)相關(guān)數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)單來(lái)講，這就是規(guī)范化的數(shù)據(jù)模型。引用型的使用方式如下圖所示：

在這個(gè)模型中，把 contact 和 access從user 中移出，并通過(guò) user_id 作為索引來(lái)表示它們之間的聯(lián)系。對(duì)于引用型關(guān)系而言，不同 Collection 之間通過(guò) _id 進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而最終組合獲得整體的數(shù)據(jù)。

通常，對(duì)于多對(duì)多關(guān)系或者復(fù)雜的一對(duì)多的關(guān)系，我們會(huì)使用引用型數(shù)據(jù)，因?yàn)殡S著單條數(shù)據(jù)量的增加，性能將會(huì)有所下降。

3、原子寫(xiě)操作。 在 MongoDB 中，寫(xiě)操作在文檔級(jí)別上是原執(zhí)行的，沒(méi)有一個(gè)單一的寫(xiě)操作可以對(duì)原子的影響多于一個(gè)文檔或者是集合。一個(gè)包含嵌入式數(shù)據(jù)非標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)模型和相關(guān)的數(shù)據(jù)代表了一個(gè)單一的文檔。這些有利于原子寫(xiě)操作，因?yàn)閷?duì)一個(gè)實(shí)體一個(gè)單一的寫(xiě)操作可以插入或者更新數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)將把數(shù)據(jù)分散在多個(gè)集合中，這樣就會(huì)要求多個(gè)寫(xiě)操作，也就是說(shuō)不是集體原子執(zhí)行。但是，有利于原子寫(xiě)的模式或許會(huì)限制應(yīng)用程序可以使用的數(shù)據(jù)或者限制修改應(yīng)用的方法，原子性地考慮文檔描述了設(shè)計(jì)模式平衡靈活性和原子性的挑戰(zhàn)。

4、文檔增長(zhǎng)。 一些更新，例如一些增加域或者在數(shù)組中增加元素，都會(huì)加大文檔的大小。對(duì)于 MMAPv1 存儲(chǔ)引擎，如果文檔的大小超過(guò)為文檔分配的空間的大小，MongoDB 將會(huì)在文檔上遷移文檔，當(dāng)我們使用 MMAPv1 存儲(chǔ)引擎時(shí)，文檔的大小可以影響標(biāo)準(zhǔn)化與非標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的決策。

2.7.2 多態(tài)模式

MongoDB 又被稱為 無(wú)模式 的數(shù)據(jù)庫(kù)，它不強(qiáng)制要求集合的文檔擁有特定的結(jié)構(gòu)。不考慮應(yīng)用的結(jié)構(gòu)，將應(yīng)用中每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)在相同的集合是合法的，盡管效率上存在問(wèn)題。然而優(yōu)秀的應(yīng)用中常見(jiàn)的情景是集合會(huì)包含完全相關(guān)或密切關(guān)聯(lián)的文檔結(jié)構(gòu)。當(dāng)集合中所有文檔結(jié)構(gòu)都是類似的，但不是完全相同的稱之為多態(tài)模式。

1、多態(tài)模式支持面向?qū)ο缶幊獭?/strong> 面向?qū)ο缶幊讨?#xff0c;習(xí)慣通過(guò)繼承使得不同對(duì)象共享數(shù)據(jù)和行為。面向?qū)ο笳Z(yǔ)言允許函數(shù)像操作父類一樣操作子類，調(diào)用在父類中定義的方法。

# ip是要連接的數(shù)據(jù)庫(kù)所在的ip地址，若不填，則默認(rèn)localhost即127.0.0.1。
mongo [ip][:port][/database] [--username "username" --password "password"]
# port是要連接的數(shù)據(jù)庫(kù)的端口號(hào)，若不填，則默認(rèn)27017。
# /database是要連接的MongoDB的哪一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，如果不填，則默認(rèn)連接test數(shù)據(jù)庫(kù)。
#[--username "username" --password "password"]，則是如果數(shù)據(jù)庫(kù)在啟動(dòng)時(shí)使用--auth開(kāi)啟了身份驗(yàn)證，則需要輸入用戶名和密碼

D:\DevelopSoftware\MongoDB\bin>mongo localhost:27017/test

Date()方法。若直接使用Date()方法，則直接返回當(dāng)前日期字符串
UUID(hex_string)方法。將32B的十六進(jìn)制字符串轉(zhuǎn)換成BSON子類型的UUID格式。
ObjectId.valueOf()方法。將一個(gè)ObjectId的屬性str顯示為十六進(jìn)制字符串。
Mongo.getDB(DataBase)方法。返回一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，它標(biāo)識(shí)指定的數(shù)據(jù)庫(kù)。
Mongo(host:port)方法。創(chuàng)建一個(gè)連接對(duì)象，它連接到指定的主機(jī)和端口。
connect(string)方法。連接到指定MongoDB實(shí)例中的指定數(shù)據(jù)庫(kù)，返回一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，string的格式為：
host:port/database，如db=connect("localhost:27017/test")，該語(yǔ)法等同于Mongo(host:port).getDB(database)。cat(path)方法。與Linux差不多，返回指定路徑的文件的內(nèi)容。
version()方法。返回當(dāng)前MongoDB shell的版本。
cd(path)方法。將工作目錄切換到指定路徑。
getMemInfo()方法。返回當(dāng)前shell占用的內(nèi)存量。
hostname()方法。返回運(yùn)行當(dāng)前MongoDB shell的系統(tǒng)的主機(jī)名。
load(path)方法。在shell中加載并運(yùn)行參數(shù)path指定的js文件。
_rand()方法。返回一個(gè)0~1的隨機(jī)數(shù)。

首先查看所有數(shù)據(jù)庫(kù)：> show dbs;
創(chuàng)建/切換數(shù)據(jù)庫(kù)newdb：use newdb; 有數(shù)據(jù)才會(huì)真正的創(chuàng)建
獲取當(dāng)前正在操作的數(shù)據(jù)庫(kù)：db
刪除數(shù)據(jù)庫(kù)：db.dropDatabase()

db.createCollection("users")

db.createCollection(name, options)

> use test
switched to db test
> db.createCollection("newdb") 當(dāng)插入數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建
{ "ok" : 1 }
> show collections  查看已有集合
newdb
> db.createCollection("newdb2",{capped : true, autoIndexId : true, size :5000000, max : 1000})
{"note" : "The autoIndexId option is deprecated and will be removed in a future release","ok" : 1
}
> db.newdb2.drop()
true
> show collections
newdb
> db.newdb.renameCollection("temp")
{ "ok" : 1 }
> show collections
temp

{"title":"hello!"}
{"title":"hello!","recommend":5}
{"title":"hello!","recommend":5,"author":{"firstname":"張三","lastname":"李四"}}

{"_id" : ObjectId("5d69cf296693871a67f19983")}
含義分別如下：
0~8B（5d69cf29）表示時(shí)間戳，即這條數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間。
9~14B（669387）表示機(jī)器標(biāo)識(shí)符，即存儲(chǔ)這條數(shù)據(jù)時(shí)的機(jī)器編碼。
15~18B（1a67）表示進(jìn)程id。
19~24B（f19983）表示計(jì)數(shù)器。

32位整數(shù)：shell中這個(gè)類型不可用，JavaScript僅支持64位浮點(diǎn)數(shù)，所以32位整數(shù)會(huì)被自動(dòng)轉(zhuǎn)換。
64位整數(shù)：shell中這個(gè)類型不可用，shell會(huì)使用一個(gè)特殊的內(nèi)嵌文檔來(lái)顯示64位整數(shù)。

 {"x" : ["a", "b", "c", 20]}

 {"x" : null}

{"x" : new Date()}

>db.collection.createIndex(keys, options)