MongoDB操作与管理简介

jesseshi

1. 前言

在上一章中介绍 shell 的时候已经对DB的基本操作(插入、更新、删除、查询) 做了一些简单的说明，本章将不再做重复介绍。本章主要对数据库操作原理，以及管理方面做一些介绍。

2. 数据库基本操作介绍

插入、删除、更新、查询数据库操作原理和作用介绍。

2.1 插入

执行插入操作的时候，MongoDB 会先将其转换成 BSON 的形式以后再进行解析。检验是否包含“_id”键且文档小于4MB，除此之外不做其他的数据验证，而是将文档原样存入数据库中。这种原理有好有坏：好处是它可以让数据库的加载变得更快，并可以防止注入式攻击。坏处是它允许插入无效的数据，可能会导致今后大量脏数据的产生。
MongoDB 在插入时并不执行代码，正因为这个与传统关系数据库的区别，传统的注入式攻击可以说对 MongoDB 是无效的，就算是类似的注入式攻击也是可以很轻松的避开。

//插入示例代码
> db.person.insert({"name":"jason","age":30})

2.2 更新

更新有两个参数，一个是查询文档，用来找出需要更新的文档，一个是修改器文档，用来描述对找到的文档做了哪些修改。
更新的操作具有原子性，当两个更新同时发生的时候，采用先进先出原则来执行。所以，可有效的避免更新的时候发生冲突，以及死锁的产生，并在最大程度上降低数据相互干扰的风险。

//更新示例代码
//db.person.update({参数1},{参数2})
> db.person.update({"name":"jason","age":30},{"name":"loraine","age":25})

2.3 删除

删除可以支持一个查询文档作为可选参数。输入这个参数以后，只有符合条件的文档才会被删除。
删除数据动作一旦发生就是不可逆的，因此每次在决定做删除动作的时候需要小心谨慎。

//删除示例代码
//db.person.remove({参数})
> db.person.remove({"name":"loraine","age":25})

2.4 查询

查询就是返回一个集合在文档的子集，范围从0个文档到整个集合，第一个参数决定了要返回哪些文档，其形式也是一个文档，说明要执行的查询细节。
查询在使用的时候也存在一些限制，查询文档的值必须是常量，不能引用文档中其他键的值。

//查询示例代码
// db.person.find({参数})
> db.person.find({"name":"jason"})

3. 数据库命令介绍

前面的章节我们已经介绍了数据库中的基本操作。MongoDB 还支持大量的高级操作，这些操作都是通过命令的方式来实现。

3.1 数据库命令原理

命令的响应是作为结果的一个文档，它包含了命令是否成功执行，还可能有些其他的命令输出信息。命令的响应总是有一个键来判断命令是否成功执行，我们假设这个键的值为 true，如果不为 true 就代表命令的执行出了某些问题。
命令其实是作为一种特殊类型的查询来实现的，这些查询针对 $cmd 集合来执行，runCommand 仅仅是接受命令文档，执行等价查询。当 MongoDB 服务器得到查询 $cmd 集合的请求时，会启动一套特殊的逻辑来处理，而不是交给普通的查询代码来执行。几乎所有 MongoDB 驱动程序都提供一个类似与 runCommand 的帮助方法来执行命令。但是如果有必要，总是可以使用一个简单查询的方式来执行命令。
访问有些命令需要拥有管理员权限，且必须在 admin 数据库里面运行。如果在其他数据库里面运行这些命令，可能会报拒绝访问的错误。

3.2 命令参考

MongoDB 支持接近100个命令，要获得最新的所有命令列表，有两种方法：
(1) 在 shell 中运行 db.listCommands() ，或者从驱动程序中运行等价命令 list-Commands
(2) 打开管理员浏览器地址：http://localhost:28017/_commands

4. MongoDB 管理

尽可能的简化系统操作是当初 MongoDB 的设计理念，所以管理 MongoDB 相对还是比较容易的，无论是备份还是多节点的系统操作都有快捷的方式。系统会尽量自动完成各种配置，需要手工干预的任务很少。

4.1 MongoDB 启动和停止

要启动 MongoDB 服务器需要先运行 mongod 可执行文件，如果之前没有配置数据库目录参数，会默认将数据库文件写到/data.db (windows 下为：C:\data\db) ，并占用 27017 端口，还需要确保目录权限为可写，否则会启动失败。
mongod 还会启动一个 HTTP 服务器，监听比默认端口高 1000 ，换算出来就是 28017，也就是通过浏览器访问 http://localhost:28017 来查看数据库管理信息。
数据库在已启动的状态时，在 shell 中输入 Ctrl+C 可以完全停止MongoDB 数据库。另外一种比较安全的方法是使用 showdown 命令，需要在 admin 数据库下并输入：db.shutdownServer()。

4.2 MongoDB 的监控

监控 MongoDB 的状态和性能，对于管理员来说是一个非常重要的工作，还好 MongoDB 提供了很多功能，让监控变得很容易。
虽然通过 shell 可以查看一些 MongoDB 的基本信息，但是通过 HTTP接口查看到的信息更加全面且易读。
如果要获取运行中的 MongoDB 服务器统计信息，可以使用 serverStatus 命令：

> db.runCommand({"serverStatus" : 1})

除了 serverStatus 还可以利用第三方插件来监控服务器运行情况，例如 Nagios、Ganglia、Cacti、Munin。登陆 http://dochub.mongodb.org/core/monitoring 查看与监控相关文档。

4.3 MongoDB 备份与恢复

数据库默认目录为 /data.db/ (Windows 下C:\data\db) 。所有的数据都存放在数据目录下，想要备份 MongoDB 也就是只需要实现对数据目录中的文件创建副本即可。
当 MongoDB 在运行的时候，备份数据目录是非常不安全的，建议先将服务器关闭再进行备份工作，这一点与很多数据库的冷备份方式的原理是基本一致的。
在实际的工作中大部分时候数据库不能采取冷备份的方式，这个时候就需要使用 mongodump 这是一个 MongoDB 自带的热备份工具，具体使用方可以参考帮助文档。

D:\mongodb\bin>mongodump --help
Usage:
  mongodump <options>
Export the content of a running server into .bson files.
Specify a database with -d and a collection with -c to only dump that database or collection.
See http://docs.mongodb.org/manual/reference/program/mongodump/ for more information.
general options:
      /help                                                 print usage
      /version                                              print the tool version and exit
verbosity options:          
/v, /verbose:<level>       more detailed log output (include multiple times for more verbosity, e.g. -vvvvv, orspecify a numeric value, e.g. --verbose=N)
      /quiet                                               hide all log output

connection options:
  /h, /host:<hostname>                    mongodb host to connect to (setname/host1,host-2 for replica sets)
      /port:<port>                                 server port (can also use --host hostname:port)

authentication options:
  /u, /username:<username>               username for authentication
  /p, /password:<password>                                  password for  authentication
      /authenticationDatabase:<database-name>               database that holds  the user'scredentials
      /authenticationMechanism:<mechanism>                  authentication mechanism to use

namespace options:
  /d, /db:<database-name>                                   database to use
  /c, /collection:<collection-name>                         collection to use

query options:
  /q, /query:                                               query filter, as aJSON string, e.g.,  '{x:{$gt:1}}'
      /queryFile:                                           path to a filecontaining a query   filter (JSON)
      /readPreference:<string>|<json>                  specify either a preference name or a preference json  object
      /forceTableScan                                       force a table scan

output options:
  /o, /out:<directory-path>                                 output directory, or '-' for stdout   (defaults to 'dump')

      /gzip                                                 compress archive our collection output with Gzip
      /repair                                               try to recover documents from damaged data files (not supported by
                                                            all storage engines)

      /oplog                                                use oplog for taking a point-in-time  snapshot
      /archive:<file-path>                                  dump as an archive to the specifiedpath. If flag is specified without a
                                                            value, archive is  written to stdout
      /dumpDbUsersAndRoles           dump user and role definitions for the specified database
      /excludeCollection:<collection-name>                  collection to exclude from the dump (may be  specified multiple   times to exclude   additional  collections)
      /excludeCollectionsWithPrefix:<collection-prefix>     exclude all  collections from  the dump that have  the given prefix  (may be specified multiple times to  exclude additional  prefixes)
  /j, /numParallelCollections:           number of  collections to dump  in parallel (4 by  default)

MongoDB 还提供了一个从备份中恢复数据的工具 mongorestore 。

5. 总结

MongoDB 实际上就是一个通过 mongod 来调用普通的命令行程序。
提供了内置的管理接口和监控功能，方便与第三方插件集成。
拥有丰富的备份方式，用户可以根据不同的应用场景来选择。