MongoDB概述
MongoDB简介
MongoDB是2009年问世的一个面向文档的数据库管理系统，由C++语言编写，旨在为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。虽然在划分类别的时候后，MongoDB被认为是NoSQL的产品，但是它更像一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，在非关系数据库中它功能最丰富，最像关系数据库。
MongoDB将数据存储为一个文档，一个文档由一系列的“键值对”组成，其文档类似于JSON对象，但是MongoDB对JSON进行了二进制处理（能够更快的定位key和value），因此其文档的存储格式称为BSON。关于JSON和BSON的差别大家可以看看MongoDB官方网站的文章《JSON and BSON》。
目前，MongoDB已经提供了对Windows、MacOS、Linux、Solaris等多个平台的支持，而且也提供了多种开发语言的驱动程序，Python当然是其中之一。
MongoDB的安装和配置
可以从MongoDB的官方下载链接下载MongoDB，官方为Windows系统提供了一个Installer程序，而Linux和MacOS则提供了压缩文件。下面简单说一下Linux系统如何安装和配置MongoDB。
wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-amazon-3.6.5.tgz
gunzip mongodb-linux-x86_64-amazon-3.6.5.tgz
mkdir mongodb-3.6.5
tar -xvf mongodb-linux-x86_64-amazon-3.6.5.tar --strip-components 1 -C mongodb-3.6.5/
export PATH=$PATH:~/mongodb-3.6.5/bin
mkdir -p /data/db
mongod --bind_ip 172.18.61.250
2018-06-03T18:03:28.232+0800 I CONTROL [initandlisten] MongoDB starting : pid=1163 port=27017 dbpath=/data/db 64-bit host=iZwz97tbgo9lkabnat2lo8Z
2018-06-03T18:03:28.232+0800 I CONTROL [initandlisten] db version v3.6.5
2018-06-03T18:03:28.232+0800 I CONTROL [initandlisten] git version: a20ecd3e3a174162052ff99913bc2ca9a839d618
2018-06-03T18:03:28.232+0800 I CONTROL [initandlisten] OpenSSL version: OpenSSL 1.0.0-fips29 Mar 2010
...
2018-06-03T18:03:28.945+0800 I NETWORK [initandlisten] waiting for connections on port 27017
说明：上面的操作中，export命令是设置PATH环境变量，这样可以在任意路径下执行mongod来启动MongoDB服务器。MongoDB默认保存数据的路径是/data/db目录，为此要提前创建该目录。此外，在使用mongod启动MongoDB服务器时，–bind_ip参数用来将服务绑定到指定的IP地址，也可以用–port参数来指定端口，默认端口为27017。
MongoDB基本概念
我们通过与关系型数据库进行对照的方式来说明MongoDB中的一些概念。
| SQL | MongoDB | 解释（SQL/MongoDB） |
|---|
| database | database | 数据库/数据库 | | table | collection | 二维表/集合 | | row | document | 记录（行）/文档 | | column | field | 字段（列）/域 | | index | index | 索引/索引 | | table joins | — | 表连接/嵌套文档 | | primary key | primary key | 主键/主键（_id字段） |
通过Shell操作MongoDB
启动服务器后可以使用交互式环境跟服务器通信，如下所示。
mongo --host 172.18.61.250
MongoDB shell version v3.6.5
connecting to: mongodb://172.18.61.250:27017/
-
查看、创建和删除数据库。 >
> show dbs
admin 0.000GB
config 0.000GB
local 0.000GB
>
> use school
switched to db school
>
> db.dropDatabase()
{ "ok" : 1 }
>
-
创建、删除和查看集合。 >
> use school
switched to db school
>
> db.createCollection('colleges')
{ "ok" : 1 }
>
> db.createCollection('students')
{ "ok" : 1 }
>
> show collections
colleges
students
>
> db.colleges.drop()
true
>
说明：在MongoDB中插入文档时如果集合不存在会自动创建集合，所以也可以按照下面的方式通过创建文档来创建集合。
-
文档的CRUD操作。 >
> db.students.insert({stuid: 1001, name: '骆昊', age: 38})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
>
> db.students.save({stuid: 1002, name: '王大锤', tel: '13012345678', gender: '男'})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
>
> db.students.find()
{ "_id" : ObjectId("5b13c72e006ad854460ee70b"), "stuid" : 1001, "name" : "骆昊", "age" : 38 }
{ "_id" : ObjectId("5b13c790006ad854460ee70c"), "stuid" : 1002, "name" : "王大锤", "tel" : "13012345678", "gender" : "男" }
>
> db.students.update({stuid: 1001}, {'$set': {tel: '13566778899', gender: '男'}})
WriteResult({ "nMatched" : 1, "nUpserted" : 0, "nModified" : 1 })
>
> db.students.update({stuid: 1003}, {'$set': {name: '白元芳', tel: '13022223333', gender: '男'}}, upsert=true)
WriteResult({
"nMatched" : 0,
"nUpserted" : 1,
"nModified" : 0,
"_id" : ObjectId("5b13c92dd185894d7283efab")
})
>
> db.students.find().pretty()
{
"_id" : ObjectId("5b13c72e006ad854460ee70b"),
"stuid" : 1001,
"name" : "骆昊",
"age" : 38,
"gender" : "男",
"tel" : "13566778899"
}
{
"_id" : ObjectId("5b13c790006ad854460ee70c"),
"stuid" : 1002,
"name" : "王大锤",
"tel" : "13012345678",
"gender" : "男"
}
{
"_id" : ObjectId("5b13c92dd185894d7283efab"),
"stuid" : 1003,
"gender" : "男",
"name" : "白元芳",
"tel" : "13022223333"
}
>
> db.students.find({stuid: {'$gt': 1001}}).pretty()
{
"_id" : ObjectId("5b13c790006ad854460ee70c"),
"stuid" : 1002,
"name" : "王大锤",
"tel" : "13012345678",
"gender" : "男"
}
{
"_id" : ObjectId("5b13c92dd185894d7283efab"),
"stuid" : 1003,
"gender" : "男",
"name" : "白元芳",
"tel" : "13022223333"
}
>
> db.students.find({stuid: {'$gt': 1001}}, {_id: 0, name: 1, tel: 1}).pretty()
{ "name" : "王大锤", "tel" : "13012345678" }
{ "name" : "白元芳", "tel" : "13022223333" }
>
> db.students.find({'$or': [{name: '骆昊'}, {tel: '13022223333'}]}, {_id: 0, name: 1, tel: 1}).pretty()
{ "name" : "骆昊", "tel" : "13566778899" }
{ "name" : "白元芳", "tel" : "13022223333" }
>
> db.students.find().skip(1).limit(1).pretty()
{
"_id" : ObjectId("5b13c790006ad854460ee70c"),
"stuid" : 1002,
"name" : "王大锤",
"tel" : "13012345678",
"gender" : "男"
}
>
> db.students.find({}, {_id: 0, stuid: 1, name: 1}).sort({stuid: -1})
{ "stuid" : 1003, "name" : "白元芳" }
{ "stuid" : 1002, "name" : "王大锤" }
{ "stuid" : 1001, "name" : "骆昊" }
>
> db.students.ensureIndex({name: 1})
{
"createdCollectionAutomatically" : false,
"numIndexesBefore" : 1,
"numIndexesAfter" : 2,
"ok" : 1
}
>
使用MongoDB可以非常方便的配置数据复制，通过冗余数据来实现数据的高可用以及灾难恢复，也可以通过数据分片来应对数据量迅速增长的需求。关于MongoDB更多的操作可以查阅官方文档 ，同时推荐大家阅读Kristina Chodorow写的《MongoDB权威指南》。
在Python程序中操作MongoDB
可以通过pip安装pymongo来实现对MongoDB的操作。
pip3 install pymongo
python3
>>> from pymongo import MongoClient
>>> client = MongoClient('mongodb://127.0.0.1:27017')
>>> db = client.school
>>> for student in db.students.find():
... print('学号:', student['stuid'])
... print('姓名:', student['name'])
... print('电话:', student['tel'])
...
学号: 1001.0
姓名: 骆昊
电话: 13566778899
学号: 1002.0
姓名: 王大锤
电话: 13012345678
学号: 1003.0
姓名: 白元芳
电话: 13022223333
>>> db.students.find().count()
3
>>> db.students.remove()
{'n': 3, 'ok': 1.0}
>>> db.students.find().count()
0
>>> coll = db.students
>>> from pymongo import ASCENDING
>>> coll.create_index([('name', ASCENDING)], unique=True)
'name_1'
>>> coll.insert_one({'stuid': int(1001), 'name': '骆昊', 'gender': True})
<pymongo.results.InsertOneResult object at 0x1050cc6c8>
>>> coll.insert_many([{'stuid': int(1002), 'name': '王大锤', 'gender': False}, {'stuid': int(1003), 'name': '白元芳', 'gender': True}])
<pymongo.results.InsertManyResult object at 0x1050cc8c8>
>>> for student in coll.find({'gender': True}):
... print('学号:', student['stuid'])
... print('姓名:', student['name'])
... print('性别:', '男' if student['gender'] else '女')
...
学号: 1001
姓名: 骆昊
性别: 男
学号: 1003
姓名: 白元芳
性别: 男
>>>
关于PyMongo更多的知识可以通过它的官方文档进行了解，也可以使用MongoEngine这样的库来简化Python程序对MongoDB的操作，除此之外，还有以异步I/O方式访问MongoDB的三方库motor都是不错的选择。
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