MongoDB作为受欢迎的文档存储类型的NoSQL数据库，越来越多的公司在使用它。本书以符合初学者的思维方式，系统、层层递进地介绍了MongoDB数据库，通过本书的学习，读者能够胜任实际工作环境中MongoDB的相关开发管理工作。 本书共分四个部分23章，部分讲解了MongoDB的相关概念和原理以及其内部工作机制，可以让读者对MongoDB有一个的认识。第二部分和第三部分从应用角度，结合实例讲解了MongoDB的安装、配置、部署、开发、集群部署和管理等在实际工作中会用到的技能。第四部分是经验部分，这部分是作者多年使用MongoDB后总结的技巧，对读者在工作中使用MongoDB有极大的参考价值。 本书适合MongoDB的初学者，希望深入了解MongoDB安装部署、开发优化的软件工程师，希望深入了解MongoDB管理、集群扩展的数据运维管理员，以及任何对MongoDB相关技术感兴趣的读者。
讲解MongoDB的相关知识，使读者对MongoDB有的认识以直接、细致的方式指导读者轻松掌握MongoDB的安装、部署与使用以实际工作框架为例子进行讲解，使读者真正能胜任MongoDB的开发管理工作由浅入深，层层递进，路线清晰
张泽泉，毕业于四川理工学院，数据工程师、中级职称软件设计师、CSDN博客专家。致力于数据采集、数据分析、数据分布式运算架构等技术的应用与研究。多年一线MongoDB数据库存储、部署、开发经验，以及将其应用于房地产数据分析、金融数据分析、基因数据分析等领域行业经验。
及时部分 基础与架构理论篇
第1章 初识MongoDB 3
1.1 MongoDB简介 3
1.1.1 MongoDB是什么 3
1.1.2 MongoDB的历史 3
1.1.3 MongoDB的发展情况 4
1.1.4 哪些公司在用MongoDB 5
1.2 MongoDB的特点 5
1.3 MongoDB应用场景 6
1.3.1 MongoDB适用于以下场景 6
1.3.2 MongoDB不适合的场景 7
第2章 MongoDB的结构 8
2.1 数据库 8
2.1.1 数据库的层次 8
2.1.2 数据的命名 8
2.1.3 自带数据库 9
2.2 普通集合 9
2.2.1 集合是什么 9
2.2.2 集合的特点—无模式 9
2.2.3 集合命名 9
2.2.4 子集合 10
2.3 固定集合(Capped) 10
2.3.1 Capped简介 10
2.3.2 Capped属性特点 10
2.3.3 Capped应用场景 10
2.4 文档 11
2.4.1 文档简介 11
2.4.2 文档的特点 11
2.4.3 文档的键名命名规则 11
2.5 数据类型 11
2.5.1 基本数据类型 11
2.5.2 数字类型说明 12
2.5.3 日期类型说明 14
2.5.4 数组类型说明 16
2.5.5 内嵌文档类型说明 16
2.5.6 _id键和ObjectId对象说明 17
2.5.7 二进制类型说明——小文件存储 19
2.6 索引简介 19
2.6.1 什么是索引 19
2.6.2 索引的作用 20
2.6.3 普通索引 20
2.6.4 索引 20
2.6.5 地理空间索引 21
第3章 MongoDB的大文件存储规范GridFs 22
3.1 GridFS简介 22
3.2 GridFS原理 23
3.3 GridFS应用场景 24
3.4 GridFS的局限性 24
第4章 MongoDB的分布式运算模型MapReduce 25
4.1 MapReduce简介 25
4.2 MapReduce原理 26
4.3 MapReduce应用场景 28
第5章 MongoDB存储原理 29
5.1 存取工作流程 29
5.2 存储引擎 30
5.2.1 MMAP引擎 31
5.2.2 MMAPv1引擎 31
5.2.3 WiredTiger引擎 32
5.2.4 In-Memory 33
5.2.5 引擎的选择 34
5.2.6 未来的引擎 34
第6章 了解MongoDB复制集 35
6.1 复制集简介 35
6.1.1 主从复制和副本集 35
6.1.2 副本集的特点 38
6.2 副本集工作原理 38
6.2.1 oplog(操作日志) 38
6.2.2 数据同步 39
6.2.3 复制状态和本地数据库 39
6.2.4 阻塞复制 40
6.2.5 心跳机制 40
6.2.6 选举机制 41
6.2.7 数据回滚 42
第7章 了解MongoDB分片 43
7.1 分片的简介 43
7.2 分片的工作原理 44
7.2.1 数据分流 44
7.2.2 chunkSize和块的拆分 47
7.2.3 平衡器和块的迁移 47
7.3 分片的应用场景 48
第二部分 管理与开发入门篇
第8章 安装MongoDB 51
8.1 版本和平台的选择 51
8.1.1 版本的选择 51
8.1.2 平台的选择 52
8.1.3 32位和64位 52
8.2 Windows系统安装MongoDB 53
8.2.1 查看安装环境 53
8.2.2 安装步骤 53
8.2.3 目录文件了解 55
8.3 Linux系统安装MongoDB 56
8.3.1 虚拟机简介 56
8.3.2 虚拟机安装以及安装Linux系统 58
8.3.3 安装MongoDB 67
8.4 Mac OSX系统安装MongoDB 73
8.4.1 查看安装环境 73
8.4.2 官网安装包安装 73
8.4.3 Mac软件仓库安装 74
第9章 启动和停止MongoDB 75
9.1 命令行方式启动和参数 75
9.1.1 Windows系统命令行启动MongoDB 75
9.1.2 Linux系统命令行启动MongoDB 76
9.1.3 Mac OS 系统命令行启动MongoDB 79
9.2 启动参数 80
9.3 配置文件方式启动 82
9.4 启动MongoDB客户端 84
9.5 关闭MongoDB 84
9.5.1 Windows系统设置MongoDB关闭 84
9.5.2 Linux系统设置MongoDB关闭 86
9.5.3 Mac OS系统设置MongoDB关闭 87
9.6 设置MongoDB开机启动 88
9.6.1 Windows系统设置MongoDB开机启动 88
9.6.2 Linux系统设置MongoDB开机启动 89
9.6.3 Mac OS系统设置MongoDB开机启动 93
9.7 修复未正常关闭的MongoDB 96
第10章 基本命令 97
10.1 数据库常用命令 97
10.2 集合 99
10.3 文档 101
10.4 索引 104
10.5 基本查询 106
10.5.1 find简介 106
10.5.2 游标 107
10.6 条件查询 108
10.6.1 与操作 108
10.6.2 或操作$or 108
10.6.3 大于$gt 108
10.6.4 小于$lt 108
10.6.5 大于等于$gte 108
10.6.6 小于等于$lte 108
10.6.7 类型查询$type 108
10.6.8 是否存在$exists 109
10.6.9 取模$mod 109
10.6.10 不等于$ne 109
10.6.11 包含$in 110
10.6.12 不包含$nin 110
10.6.13 $not: 反匹配 110
10.7 特定类型查询 110
10.7.1 null 110
10.7.2 正则查询(模糊查询) 110
10.7.3 嵌套文档 112
10.7.4 数组 112
10.8 高级查询$where 115
10.8.1 JavaScript语言简介 115
10.8.2 JavaScript编程简单例子 115
10.8.3 JavaScript与$where结合使用 115
10.9 查询辅助 116
10.9.1 条数限制limit 116
10.9.2 起始位置skip 116
10.9.3 排序sort 116
10.10 修改器 116
10.10.1 $set 116
10.10.2 $unset 117
10.10.3 $inc 117
10.10.4 $push 117
10.10.5 $pushAll 117
10.10.6 $pull 117
10.10.7 $addToSet 118
10.10.8 $pop 118
10.10.9 $rename 118
10.10.10 $bit 118
10.11 原生聚合运算 119
10.11.1 数量查询count 119
10.11.2 不同值distinct 119
10.11.3 分组group 120
10.11.4 灵活统计MapReduce 123
10.12 聚合管道 127
10.12.1 aggregate用法 127
10.12.2 管道操作器 128
10.12.3 管道表达式 139
10.12.4 复合使用示例 141
第11章 GUI工具：数据库外部管理工具 144
11.1 MongoDB的GUI工具简介 144
11.2 Robomongo基本操作 144
11.2.1 连接MongoDB 145
11.2.2 创建删除数据库 145
11.2.3 插入文档 145
11.2.4 查询文档 146
11.2.5 更新文档 146
11.2.6 创建索引 147
11.2.7 执行JavaScript 148
第12章 监控 149
12.1 原生管理接口监控 149
12.2 使用serverStatus在Shell监控 150
12.3 使用mongostat在Shell监控 151
12.4 使用第三方插件监控 152
第13章 安全和访问控制 153
13.1 绑定监听ip 153
13.2 设置监听端口 154
13.3 用户认证 154
13.3.1 启用认证 154
13.3.2 添加用户 155
13.3.3 用户权限控制 155
13.3.4 用户登录 157
13.3.5 修改密码 157
13.3.6 删除用户 157
第14章 数据管理 158
14.1 数据备份mongodump 158
14.2 数据恢复mongorestore 159
14.3 数据导出mongoexport 159
14.3.1 导出JSON格式 159
14.3.2 导出CSV格式 159
14.4 数据导入mongoimport 160
14.4.1 JSON格式导入 160
14.4.2 CSV格式导入 160
第15章 MongoDB驱动 161
15.1 MongoDB驱动支持的开发语言 161
15.2 驱动使用流程 163
第16章 Java操作MongoDB 165
16.1 安装JDK 165
16.2 Eclipse安装 166
16.3 加载驱动 167
16.4 查阅Java操作语法 167
16.5 测试操作 168
16.5.1 连接数据库 168
16.5.2 插入数据 169
16.5.3 查询数据 170
16.5.4 更新数据 170
16.5.5 删除数据 171
16.5.6 聚合方法执行 171
16.5.7 操作GridFS 172
16.5.8 运行示例 173
第三部分 管理与开发进阶篇
第17章 副本集部署 177
17.1 总体思路 177
17.2 MongoDB环境准备 178
17.3 创建目录 181
17.4 创建Key 182
17.5 初始化副本集 183
17.6 数据同步测试 190
17.7 故障切换测试 192
17.8 Java程序连接MongoDB副本集测试 194
17.9 主从复制部署 196
第18章 分片部署 198
18.1 总体思路 198
18.2 创建3个Shard Server 201
18.2.1 创建目录 201
18.2.2 以分片Shard Server模式启动 201
18.3 启动Config Server 202
18.3.1 创建目录 202
18.3.2 以分片Config Server模式启动 202
18.4 启动Route Process 203
18.5 配置sharding 204
18.6 对数据库mytest启用分片 205
18.7 集合启用分片 206
18.8 分片集群插入数据测试 208
18.9 分片的管理 209
18.9.1 移除Shard Server，回收数据 209
18.9.2 新增Shard Server 211
第19章 分片 副本集部署 212
19.1 总体思路 212
19.2 创建3个复制集 215
19.2.1 创建目录 215
19.2.2 以复制集模式启动 215
19.2.3 初始化复制集 216
19.3 创建分片需要的Config Server与Route Process 217
19.3.1 创建目录 217
19.3.2 启动Config Server、Route Process 218
19.4 配置分片 219
第20章 springMVC maven MongoDB框架搭建 221
20.1 SpringMVC和Maven简介 221
20.2 Eclipse安装Maven插件 221
20.3 新建Maven类型的Web项目 222
20.4 搭建SpringMVC MongoDB框架 224
20.4.1 jar包引入 224
20.4.2 新建SpringMVC配置文件 228
20.4.3 新建MongoDB配置文件 230
20.4.4 配置web.xml 231
20.4.5 创建index.jsp和IndexController 232
20.4.6 启动Web项目 233
第21章 注册登录功能的实现 235
21.1 UI框架Bootstrap 235
21.1.1 简介 235
21.1.2 应用Bootstrap 235
21.2 新建用户实体 236
21.3 注册功能编写 237
21.3.1 注册页面代码 237
21.3.2 注册后端代码 239
21.4 登录功能编写 241
21.4.1 登录页面代码 241
21.4.2 登录后端代码 243
21.5 运行测试 244
21.6 Sping Data MongoDB操作 246
21.6.1 插入数据 247
21.6.2 查询数据 247
21.6.3 更新数据 249
21.6.4 删除数据 250
21.6.5 聚合方法执行 250
21.6.6 操作GridFS 251
21.6.7 运行示例 253
第四部分 管理与开发经验篇
第22章 MongoDB开发的经验 257
22.1 尽量选取稳定新版本64位的MongoDB 257
22.2 数据结构的设计 257
22.3 查询的技巧 259
22.4 安全写入数据 262
22.5 索引设置的技巧 264
22.6 不要用GridFS处理小的二进制文件 268
22.7 优化器profiler 269
第23章 MongoDB管理的经验 271
23.1 MongoDB安全管理 271
23.2 不要将MongoDB与其他服务部署到同一台机器上 273
23.3 单机开启日志Journal，多机器使用副本集 274
23.4 生产环境不要信任repair恢复的数据 275
23.5 副本集管理 276
23.6 副本集回滚丢失的数据 278
23.7 分片的管理 279
23.8 MongoDB锁 280
附录 A MongoDB地理位置距离单位 285
附录 B 相关网址 287
第 2 章? MongoDB的结构 ?
要很好地使用MongoDB，需要对它的组成结构进行了解，本章我们就来学习MongoDB的结构。MongoDB的组成结构如下：数据库包含集合，集合包含文档，文档包含一个或多个键值对，如图2-1所示。 图2-1 文档包含键值对key:value2.1 数据库2.1.1 数据库的层次MongoDB中数据库包含集合，集合包含文档。一个MongoDB服务器实例可以承载多个数据库，数据库之间是独立的。每个数据库有独立的权限控制，在磁盘上不同的数据库放置在不同的文件中。一个应用的所有数据建议存储在同一个数据库中。当同一个MongoDB服务器上存放多个应用数据时，建议使用多个数据库，每个应用对应一个数据库。2.1.2 数据的命名数据库通过名字来标识。数据库名可以使用满足以下条件的任意UTF-8字符串来命名：? 不能是空字符串("")。? 不能含有' ' (空格)、.(点)、$、/、\和\0(空字符)。? 应全部小写。? 最多64字节。数据库名有这么多的限制是因为数据库名最终会变成系统中的文件。2.1.3 自带数据库MongoDB有一些一安装就存在的数据库，这些数据库介绍如下：(1)admin从权限角度来看，这是超级管理员("root")数据库。在admin数据库中添加的用户会具有管理数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行，如列出所有的数据库或者关闭服务器。(2)local这个数据库永远不会被复制，可以用来存储限于本地单台服务器的任意集合。(3)config当Mongo用于分片设置时，config数据库在内部使用，用于保存分片的相关信息。2.2 普通集合2.2.1 集合是什么集合就是一组文档。同一个应用的数据我们建议存放在同一个数据库中，但是一个应用可能有很多个对象，比如一个网站可能需要记录用户信息，也需要记录商品信息。集合解决了上述问题，我们可以在同一个数据库中存储一个用户集合和商品集合。集合类似于关系型数据库中的表。2.2.2 集合的特点—无模式集合是无模式的，也就是说一个集合里的文档可以是各式各样的，非常自由。集合跟表较大的差异在于表是有表头的，每一列存的什么信息需要对应，表在存储信息之前需要先设计表，每一列是什么数据类型，字符串类型的数据是不能存储进数值类型的列中的。而集合则不需要设计结构，只要满足文档的格式就可以存储，即使他们的键名不同，非常灵活。MongoDB会自动识别每个字段的类型。2.2.3 集合命名集合通过名字来标识区分。集合名可以是满足下列条件的任意UTF-8字符串。? 不能是空字符串("")。? 不能含有\0(空字符)，这个字符表示集合名的结尾。? 不能以“system.”开头，这是为系统集合保留的前缀。 ? 不能含有保留字符$。这是因为某些系统生成的集合中包含该字符。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。有些驱动程序的确支持在集合名里面包含$，但是我们不建议使用。2.2.4 子集合子集合是集合下的另一个集合，可以让我们更好地组织存放数据。惯例是使用“.”字符分开命名来表示子集合。在MongoDB中使用子集合，可以让数据的组织更清晰。例如我做一个论坛模块，按照面向对象的编程我们应该有一个论坛的集合forum，但是论坛功能里应该还有很多对象，比如用户、帖子。我们就可以把论坛用户集合命名为forum.user，把论坛帖子集合命名为forum.post。也就是我们把数据存储在子集合forum.user和forum.post里，数据forum集合是不存储数据的，甚至可以删除掉。也就是说forum这个集合跟它的子集合没有数据上的关系。子集合只是为了让数据组织结构更清晰。
