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MongoDB数据存储结构
1.基本概念
在MongoDB中数据存储的基本概念是数据库、集合、文档。 文档（document）是MongoDB中数据的基本存储单元，非常类似与关系型数据库管理系统中的行，当更有表现力。 集合（collection）可以看作是一个拥有动态模式（dynamic schema）的表。 MongoDB的一个实例可以拥有多个相互独立的数据库（database），每一个数据库都拥有自己的集合。 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。 下表将帮助您更容易理解Mongo中的一些概念 SQL术语/概念MongoDB术语/概念解释/说明databasedatabase数据库tablecollection数据库表/集合rowdocument数据记录行/文档columnfield数据字段/域indexindex索引table joins 表连接,MongoDB不支持primary keyprimary key主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键2.数据库（database） 在MongoDB中，多个文档组成集合，而多个集合可以组成数据库，一个MongoDB实例可以建立多个数据库。 MongoDB的默认数据库为"db"，该数据库存储在data目录中。 MongoDB的单个实例可以容纳多个独立的数据库，每一个都有自己的集合和权限，不同的数据库也放置在不同的文件中。 数据库也通过名字来标识。数据库名可以是满足以下条件的任意UTF-8字符串。 不能是空字符串（"")。不得含有' '（空格)、.、$、/、\和\0 (空字符)。应全部小写。最多64字节。有一些数据库名是保留的，可以直接访问这些有特殊作用的数据库。 admin： 从权限的角度来看，这是"root"数据库。要是将一个用户添加到这个数据库，这个用户自动继承所有数据库的权限。一些特定的服务器端命令也只能从这个数据库运行，比如列出所有的数据库或者关闭服务器。local: 这个数据永远不会被复制，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。数据库最终会变成文件系统里的文件，而数据库名就是相应的文件名。这是数据库名有如此之多限制的原因。 "show dbs" 命令可以显示所有数据的列表。 $ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test > show dbs local 0.078GB test 0.078GB >执行 "db" 命令可以显示当前数据库对象或集合。 $ ./mongo MongoDB shell version: 3.0.6 connecting to: test > db test >运行"use"命令，可以连接到一个指定的数据库。 > use local switched to db local > db local >3.文档（Document） 文档MongoDB核心概念。文档就是键值对的一个有序集合。MongoDB 的文档不需要设置相同的字段，并且相同的字段不需要相同的数据类型，这与关系型数据库有很大的区别，也是 MongoDB 非常突出的特点。 一个简单的文档例子如下： {"hand":"hello","foot":3}文档中的键是字符串，文档中的值可以是多种不同的数据类型，甚至可以是一个完整的内嵌文档。 除少数例外情况，键可以是任意UTF-8字符。文档键命名规范： 键不能含有\0 (空字符)。这个字符用来表示键的结尾。.和$有特别的意义，只有在特定环境下才能使用。以下划线"_"开头的键是保留的(不是严格要求的)。MongoDB的文档不能有重复的键。 MongoDB不但区分类型，而且区分大小写。 {"Foot":"3"} {"foot":"3"} {"foot": 3 } 这三个文档是不同的文档中的键值对是有序的： {"x":1,"y":2} {"y":2,"x":1} 两者不同4.集合（collection) 集合就是 一组文档，类似于 RDBMS （关系数据库管理系统：Relational Database Management System)中的表格。 集合是动态模式的，也就意味着集合没有固定的结构，集合可以插入不同格式和类型的数据，但通常情况下我们插入集合的数据都会有一定的关联性。 比如，我们可以将以下不同数据结构的文档插入到集合中： {"site":"www.baidu.com"} {"site":"www.google.com","name":"Google"}当第一个文档插入时，集合就会被创建。 随之而来的一个问题是：既然没有必要区分不同类型文档的模式，一个数据库还有必要使用多个集合吗？ 这里的不区分仅仅是物理结构的不区分，但实际开发中由于业务的分区，会产生多个逻辑集合单元。例如一个博格网站，利用集合既存储了文章文档和作者信息，那么在只查询博客文章时还要剔除作者数据的文档，在混合的物理数据结构下，这会带来很大的困扰。此外，从三各特定类型的集合中查询数据，必然在一个混合的集合中查询特定数据要快的多，且更有利于磁盘寻道和索引构建。 合法的集合名 集合名不能是空字符串""。集合名不能含有\0字符（空字符)，这个字符表示集合名的结尾。集合名不能以"system."开头，这是为系统集合保留的前缀。用户创建的集合名字不能含有保留字符。有些驱动程序的确支持在集合名里面包含，这是因为某些系统生成的集合中包含该字符。除非你要访问这种系统创建的集合，否则千万不要在名字里出现$。子集合 组织集合的惯例是使用“ . ”分割不同命名空间的子集合。例如一个具有博客功能的应用可能包含两个集合，分别是blog.posts和blog.authors。这是为了使组织结构更清晰，这里的blog集合（这个集合甚至不需要存在）跟它的子集合没有任何关系。 5.元数据 数据库的信息是存储在集合中。它们使用了系统的命名空间： dbname.system.* 在MongoDB数据库中名字空间 .system.* 是包含多种系统信息的特殊集合(Collection)，如下: 集合命名空间描述dbname.system.namespaces列出所有名字空间。dbname.system.indexes列出所有索引。dbname.system.profile包含数据库概要(profile)信息。dbname.system.users列出所有可访问数据库的用户。dbname.local.sources包含复制对端（slave）的服务器信息和状态。对于修改系统集合中的对象有如下限制。 在{{system.indexes}}插入数据，可以创建索引。但除此之外该表信息是不可变的(特殊的drop index命令将自动更新相关信息)。 {{system.users}}是可修改的。 {{system.profile}}是可删 MongoDB 数据类型 在概念上MongoDB的文档与JavaScript中的对象相近，因而可以认为它类似与JSON。MongoDB在JSON六种数据类型（null，布尔，数字、字符长、对象和数组）的基础上上添加了一些其他数据类型，以实现对时间、浮点数、正则函数等的操作。 下表为MongoDB中数据类型。 数据类型例子描述String{ "x" : "foot" }字符串。存储数据常用的数据类型。在 MongoDB 中，UTF-8 编码的字符串才是合法的。Integer{ "x" : 1 }整型数值。用于存储数值。根据你所采用的服务器，可分为 32 位或 64 位。Boolean{ "x" : true }布尔值。用于存储布尔值（真/假）。Double{ "x" : 3.14 }双精度浮点值。用于存储浮点值。Min/Max keys 将一个值与 BSON（二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比。Array{ "x" : [ "a" , "b" ] }用于将数组或列表或多个值存储为一个键。Timestamp 时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。Object{ "x" : { "y" : "foot" } }用于内嵌文档。Null{ "x" : null }用于创建空值。Symbol 符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。Date{ "x" : new Date() }日期时间。用 UNIX 时间格式来存储当前日期或时间。你可以指定自己的日期时间：创建 Date 对象，传入年月日信息。Object ID{ "x" : ObjectId() }对象 ID。用于创建文档的 ID。Binary Data 二进制数据。用于存储二进制数据。Code{ "x" : function(){/*..*/} }代码类型。用于在文档中存储 JavaScript 代码。Regular expression{ "x" : /foot/i }正则表达式类型。用于存储正则表达式。下面说明下几种重要的数据类型 1.日期与JavaScript使用Date对象一样，使用 new Date()创建日期对象，或者使用ISODate()创建日期对象。注意Date()函数与Js中一样，是返回日期格式的字符串，日期对象和字符串是无法匹配的，所以执行删除、更新和查询操作时对导致很多问题。 > var mydate1 = new Date() //格林尼治时间 > mydate1 ISODate("2018-03-04T14:58:51.233Z") > typeof mydate1 object > var mydate2 = ISODate() //格林尼治时间 > mydate2 ISODate("2018-03-04T15:00:45.479Z") > typeof mydate2 object > Date() Sun Mar 04 2018 15:02:59 GMT+0000 (UTC) 2.时间戳BSON 有一个特殊的时间戳类型用于 MongoDB 内部使用，与普通的 日期 类型不相关。 时间戳值是一个 64 位的值。其中： 前32位是一个 time_t 值（与Unix新纪元相差的秒数）后32位是在某秒中操作的一个递增的序数在单个 mongod 实例中，时间戳值通常是唯一的。 在复制集中， oplog 有一个 ts 字段。这个字段中的值使用BSON时间戳表示了操作时间。 BSON 时间戳类型主要用于 MongoDB 内部使用。在大多数情况下的应用开发中，你可以使用 BSON 日期类型。 3.数组数组是一组值，它既能作为有序对象（列表、栈或队列），又能作为无序对象（数据集）。 下面的文档中things这个键的值是一个数组 { "things" : [ "foot" , 3.14 ] } 此例表述数组可包含不同数据类型的元素。 数组也可嵌套数组。 MongDB能理解数组结构，并能深入其中构建索引，执行查询或更新操作。 4.ObjectIdObjectId 类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含 12 bytes，含义是： 前 4 个字节表示创建 unix 时间戳,格林尼治时间 UTC 时间，比北京时间晚了 8 个小时接下来的 3 个字节是机器标识码紧接的两个字节由进程 id 组成 PID最后三个字节是随机数
MongoDB 中存储的文档必须有一个 _id 键。这个键的值可以是任何类型的，默认是个 ObjectId 对象。在一个集合里面，每个文档都有唯一的_id值，确保一个集合里每个文档都能被唯一标识。多个集合之间_id可以重复（与关系数据库表的主键一样）。 由于 ObjectId 中保存了创建的时间戳，所以你不需要为你的文档保存时间戳字段，你可以通过 getTimestamp 函数来获取文档的创建时间:
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