MongoDB 概念解析
不管我們學習什么數據庫都應該學習其中的基礎概念，在mongodb中基本的概念是文檔、集合、數據庫，下面我們挨個介紹。
下表將幫助您更容易理解Mongo中的一些概念：
| SQL術語/概念 | MongoDB術語/概念 | 解釋/說明 |
|---|---|---|
| database | database | 數據庫 |
| table | collection | 數據庫表/集合 |
| row | document | 數據記錄行/文檔 |
| column | field | 數據字段/域 |
| index | index | 索引 |
| table joins | 表連接,MongoDB不支持 | |
| primary key | primary key | 主鍵,MongoDB自動將_id字段設置為主鍵 |
通過下圖實例，我們也可以更直觀的了解Mongo中的一些概念：
數據庫
一個mongodb中可以建立多個數據庫。
MongoDB的默認數據庫為"db"，該數據庫存儲在data目錄中。
MongoDB的單個實例可以容納多個獨立的數據庫，每一個都有自己的集合和權限，不同的數據庫也放置在不同的文件中。
"show dbs" 命令可以顯示所有數據的列表。
$ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test > show dbs local 0.078GB test 0.078GB >
執行 "db" 命令可以顯示當前數據庫對象或集合。
$ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test > db test >
運行"use"命令，可以連接到一個指定的數據庫。
> use local switched to db local > db local >
以上實例命令中，"local" 是你要鏈接的數據庫。
在下一個章節我們將詳細講解MongoDB中命令的使用。
數據庫也通過名字來標識。數據庫名可以是滿足以下條件的任意UTF-8字符串。
- 不能是空字符串（"")。
- 不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空字符)。
- 應全部小寫。
- 最多64字節。
有一些數據庫名是保留的，可以直接訪問這些有特殊作用的數據庫。
- admin： 從權限的角度來看，這是"root"數據庫。要是將一個用戶添加到這個數據庫，這個用戶自動繼承所有數據庫的權限。一些特定的服務器端命令也只能從這個數據庫運行，比如列出所有的數據庫或者關閉服務器。
- local: 這個數據永遠不會被復製，可以用來存儲限於本地單台服務器的任意集合
- config: 當Mongo用於分片設置時，config數據庫在內部使用，用於保存分片的相關信息。
文檔
文檔是一組鍵值(key-value)對(即BSON)。MongoDB 的文檔不需要設置相同的字段，併且相同的字段不需要相同的數據類型，這與關系型數據庫有很大的區別，也是 MongoDB 非常突出的特點。
一個簡單的文檔例子如下：
{"site":"www.sharebody.com", "name":"教程"}
下表列出了 RDBMS 與 MongoDB 對應的術語：
| RDBMS | MongoDB |
|---|---|
| 數據庫 | 數據庫 |
| 表格 | 集合 |
| 行 | 文檔 |
| 列 | 字段 |
| 表聯合 | 嵌入文檔 |
| 主鍵 | 主鍵 (MongoDB 提供了 key 為 _id ) |
| 數據庫服務和客戶端 | |
| Mysqld/Oracle | mongod |
| mysql/sqlplus | mongo |
需要注意的是：
- 文檔中的鍵/值對是有序的。
- 文檔中的值不僅可以是在雙引號里面的字符串，還可以是其他幾種數據類型（甚至可以是整個嵌入的文檔)。
- MongoDB區分類型和大小寫。
- MongoDB的文檔不能有重復的鍵。
- 文檔的鍵是字符串。除了少數例外情況，鍵可以使用任意UTF-8字符。
文檔鍵命名規範：
- 鍵不能含有\0 (空字符)。這個字符用來表示鍵的結尾。
- .和$有特別的意義，只有在特定環境下才能使用。
- 以下劃線"_"開頭的鍵是保留的(不是嚴格要求的)。
集合
集合就是 MongoDB 文檔組，類似於 RDBMS （關系數據庫管理系統：Relational Database Management System)中的表格。
集合存在於數據庫中，集合沒有固定的結構，這意味著你在對集合可以插入不同格式和類型的數據，但通常情況下我們插入集合的數據都會有一定的關聯性。
比如，我們可以將以下不同數據結構的文檔插入到集合中：
{"site":"www.baidu.com"}
{"site":"www.google.com","name":"Google"}
{"site":"www.sharebody.com","name":"教程","num":5}
當第一個文檔插入時，集合就會被創建。
合法的集合名
- 集合名不能是空字符串""。
- 集合名不能含有\0字符（空字符)，這個字符表示集合名的結尾。
- 集合名不能以"system."開頭，這是為系統集合保留的前綴。
- 用戶創建的集合名字不能含有保留字符。有些驅動程序的確支持在集合名里面包含，這是因為某些系統生成的集合中包含該字符。除非你要訪問這種系統創建的集合，否則千萬不要在名字里出現$。
如下實例：
db.col.findOne()
capped collections
Capped collections 就是固定大小的collection。
它有很高的性能以及隊列過期的特性(過期按照插入的順序). 有點和 "RRD" 概念類似。
Capped collections 是高性能自動的維護對象的插入順序。它非常適合類似記錄日志的功能和標准的 collection 不同，你必須要顯式的創建一個capped collection，指定一個 collection 的大小，單位是字節。collection 的數據存儲空間值提前分配的。
Capped collections 可以按照文檔的插入順序保存到集合中，而且這些文檔在磁盤上存放位置也是按照插入順序來保存的，所以當我們更新Capped collections 中文檔的時候，更新後的文檔不可以超過之前文檔的大小，這樣話就可以確保所有文檔在磁盤上的位置一直保持不變。
由於 Capped collection 是按照文檔的插入順序而不是使用索引確定插入位置，這樣的話可以提高增添數據的傚率。MongoDB 的操作日志文件 oplog.rs 就是利用 Capped Collection 來實現的。
要注意的是指定的存儲大小包含了數據庫的頭信息。
db.createCollection("mycoll", {capped:true, size:100000})
- 在 capped collection 中，你能添加新的對象。
- 能進行更新，然而，對象不會增加存儲空間。如果增加，更新就會失敗 。
- 使用 Capped Collection 不能刪除一個文檔，可以使用 drop() 方法刪除 collection 所有的行。
- 刪除之後，你必須顯式的重新創建這個 collection。
- 在32bit機器中，capped collection 最大存儲為 1e9( 1X109)個字節。
元數據
數據庫的信息是存儲在集合中。它們使用了系統的命名空間：
dbname.system.*
在MongoDB數據庫中名字空間 <dbname>.system.* 是包含多種系統信息的特殊集合(Collection)，如下:
| 集合命名空間 | 描述 |
|---|---|
| dbname.system.namespaces | 列出所有名字空間。 |
| dbname.system.indexes | 列出所有索引。 |
| dbname.system.profile | 包含數據庫概要(profile)信息。 |
| dbname.system.users | 列出所有可訪問數據庫的用戶。 |
| dbname.local.sources | 包含復製對端（slave）的服務器信息和狀態。 |
對於修改系統集合中的對象有如下限製。
在{{system.indexes}}插入數據，可以創建索引。但除此之外該表信息是不可變的(特殊的drop index命令將自動更新相關信息)。
{{system.users}}是可修改的。 {{system.profile}}是可刪除的。
MongoDB 數據類型
下表為MongoDB中常用的幾種數據類型。
| 數據類型 | 描述 |
|---|---|
| String | 字符串。存儲數據常用的數據類型。在 MongoDB 中，UTF-8 編碼的字符串才是合法的。 |
| Integer | 整型數值。用於存儲數值。根據你所采用的服務器，可分為 32 位或 64 位。 |
| Boolean | 布爾值。用於存儲布爾值（真/假）。 |
| Double | 雙精度浮點值。用於存儲浮點值。 |
| Min/Max keys | 將一個值與 BSON（二進製的 JSON）元素的最低值和最高值相對比。 |
| Array | 用於將數組或列表或多個值存儲為一個鍵。 |
| Timestamp | 時間戳。記錄文檔修改或添加的具體時間。 |
| Object | 用於內嵌文檔。 |
| Null | 用於創建空值。 |
| Symbol | 符號。該數據類型基本上等同於字符串類型，但不同的是，它一般用於采用特殊符號類型的語言。 |
| Date | 日期時間。用 UNIX 時間格式來存儲當前日期或時間。你可以指定自己的日期時間：創建 Date 對象，傳入年月日信息。 |
| Object ID | 對象 ID。用於創建文檔的 ID。 |
| Binary Data | 二進製數據。用於存儲二進製數據。 |
| Code | 代碼類型。用於在文檔中存儲 JavaScript 代碼。 |
| Regular expression | 正則表達式類型。用於存儲正則表達式。 |
下面說明下幾種重要的數據類型。
ObjectId
ObjectId 類似唯一主鍵，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含義是：
- 前 4 個字節表示創建 unix 時間戳,格林尼治時間 UTC 時間，比北京時間晚了 8 個小時
- 接下來的 3 個字節是機器標識碼
- 緊接的兩個字節由進程 id 組成 PID
- 最後三個字節是隨機數
MongoDB 中存儲的文檔必須有一個 _id 鍵。這個鍵的值可以是任何類型的，默認是個 ObjectId 對象
由於 ObjectId 中保存了創建的時間戳，所以你不需要為你的文檔保存時間戳字段，你可以通過 getTimestamp 函數來獲取文檔的創建時間:
> var newObject = ObjectId()
> newObject.getTimestamp()
ISODate("2017-11-25T07:21:10Z")
ObjectId 轉為字符串
> newObject.str 5a1919e63df83ce79df8b38f
字符串
BSON 字符串都是 UTF-8 編碼。
時間戳
BSON 有一個特殊的時間戳類型用於 MongoDB 內部使用，與普通的 日期 類型不相關。 時間戳值是一個 64 位的值。其中：
- 前32位是一個 time_t 值（與Unix新紀元相差的秒數）
- 後32位是在某秒中操作的一個遞增的
序數
在單個 mongod 實例中，時間戳值通常是唯一的。
在復製集中， oplog 有一個 ts 字段。這個字段中的值使用BSON時間戳表示了操作時間。
BSON 時間戳類型主要用於 MongoDB 內部使用。在大多數情況下的應用開發中，你可以使用 BSON 日期類型。
日期
表示當前距離 Unix新紀元（1970年1月1日）的毫秒數。日期類型是有符號的, 負數表示 1970 年之前的日期。
> var mydate1 = new Date() //格林尼治時間
> mydate1
ISODate("2018-03-04T14:58:51.233Z")
> typeof mydate1
object
> var mydate2 = ISODate() //格林尼治時間
> mydate2
ISODate("2018-03-04T15:00:45.479Z")
> typeof mydate2
object
這樣創建的時間是日期類型，可以使用 JS 中的 Date 類型的方法。
返回一個時間類型的字符串：
> var mydate1str = mydate1.toString() > mydate1str Sun Mar 04 2018 14:58:51 GMT+0000 (UTC) > typeof mydate1str string
或者
> Date() Sun Mar 04 2018 15:02:59 GMT+0000 (UTC)