MongoDB介绍
1. NoSQL简介
- NoSQL(NoSQL = Not Only SQL )，非关系型数据库，也意"not only SQL"。
- 通过应用实践证明，关系模型是非常适合于客户服务器编程，远远超出预期的利益，今天它是结构化数据存储在网络和商务应用的主导技术。
1.1 RDBMS vs NoSQL
RDBMS（关系数据库管理系统）
- 高度组织化结构化数据
- 结构化查询语言（SQL） (SQL)
- 数据和关系都存储在单独的表中。
- 数据操纵语言，数据定义语言
- 严格的一致性
- 基础事务
NoSQL
- 代表着不仅仅是SQL
- 没有声明性查询语言
- 没有预定义的模式
- 键-值对存储，列存储，文档存储，图形数据库
- 最终一致性，而非ACID属性
- 非结构化和不可预知的数据
- CAP定理
- 高性能，高可用性和可伸缩性
1.3 RDBMS vs NoSQL事务特性
RDBMS：ACID
- A (Atomicity) 原子性
- C (Consistency) 一致性
- I (Isolation) 独立性
- D (Durability) 持久性
NoSQL：CAP
CAP定理（CAP theorem）
在计算机科学中, CAP定理（CAP theorem）, 又被称作 布鲁尔定理（Brewer‘s theorem）, 它指出对于一个分布式计算系统来说，不可能同时满足以下三点:
- 一致性(Consistency) (所有节点在同一时间具有相同的数据)
- 可用性(Availability) (保证每个请求不管成功或者失败都有响应)
- 分隔容忍(Partition tolerance) (系统中任意信息的丢失或失败不会影响系统的继续运作)
CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。
因此，根据 CAP 原理将 NoSQL 数据库分成了满足 CA 原则、满足 CP 原则和满足 AP 原则三 大类：
- CA - 单点集群，满足一致性，可用性的系统，通常在可扩展性上不太强大。
- CP - 满足一致性，分区容忍性的系统，通常性能不是特别高。
- AP - 满足可用性，分区容忍性的系统，通常可能对一致性要求低一些。
注意：redis 和 MongoDB 均满足CP原则。
NoSQL：BASE
BASE：Basically Available, Soft-state, Eventually Consistent。
CAP理论的核心是：一个分布式系统不可能同时很好的满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时较好的满足两个。
BASE是NoSQL数据库通常对可用性及一致性的弱要求原则:
- Basically Availble --基本可用
- Soft-state --软状态/柔性事务。 "Soft state" 可以理解为"无连接"的, 而 "Hard state" 是"面向连接"的
- Eventual Consistency -- 最终一致性， 也是是 ACID 的最终目的。
1.2 NoSQL优缺点
NoSQL的优点/缺点
优点:
- 高可扩展性
- 分布式计算
- 低成本
- 架构的灵活性，半结构化数据
- 没有复杂的关系
缺点:
- 没有标准化
- 有限的查询功能（到目前为止）
- 最终一致是不直观的程序
2. MongoDB简介
- NoSQL中一种
- 对比redis为key-value存储类型，MongoDB是文档型数据库
- MongoDB 将数据存储为一个文档，数据结构由键值(key=>value)对组成，字段值可以包含其他文档，数组及文档数组。
- MongoDB 文档类似于 JSON 对象，是BSON（二进制Binary JSON）
如：
{
name : "sue",
age : 26,
groups : ["news", "sports"]
}2.1 主要特点
- MongoDB 是一个面向文档存储的数据库，操作起来比较简单和容易。
- 你可以在MongoDB记录中设置任何属性的索引 (如：Firstname="Sameer",Address="8 Gandhi Road")来实现更快的排序。
- 你可以通过本地或者网络创建数据镜像，这使得MongoDB有更强的扩展性。
- 如果负载的增加（需要更多的存储空间和更强的处理能力） ，它可以分布在计算机网络中的其他节点上这就是所谓的分片。
- Mongo支持丰富的查询表达式。查询指令使用JSON形式的标记，可轻易查询文档中内嵌的对象及数组。
- MongoDb 使用update()命令可以实现替换完成的文档（数据）或者一些指定的数据字段 。
- Mongodb中的Map/reduce主要是用来对数据进行批量处理和聚合操作。
- Map和Reduce。Map函数调用emit(key,value)遍历集合中所有的记录，将key与value传给Reduce函数进行处理。
- Map函数和Reduce函数是使用Javascript编写的，并可以通过db.runCommand或mapreduce命令来执行MapReduce操作。
- GridFS是MongoDB中的一个内置功能，可以用于存放大量小文件。
- MongoDB允许在服务端执行脚本，可以用Javascript编写某个函数，直接在服务端执行，也可以把函数的定义存储在服务端，下次直接调用即可。
- MongoDB支持各种编程语言:RUBY，PYTHON，JAVA，C++，PHP，C#等多种语言。
- MongoDB安装简单。
2.2 概念解析
| SQL术语/概念 | MongoDB术语/概念 | 解释/说明 |
|---|---|---|
| database | database | 数据库 |
| table | collection | 数据库表/集合 |
| row | document | 数据记录行/文档 |
| column | field | 数据字段/域 |
| index | index | 索引 |
| table | joins | 表连接,MongoDB不支持 |
| primary key | primary key | 主键,MongoDB自动将_id字段设置为主键 |
3. MongoDB和Redis的区别是什么
MongoDB 更类似 MySQL，支持字段索引、游标操作，其优势在于查询功能比较强大，擅长查询 JSON 数据，能存储海量数据，但是不支持事务。
Redis 是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，支持多种类型的数据结构，可用作数据库，高速缓存和消息队列代理。
1、内存管理机制
Redis 数据全部存在内存，定期写入磁盘，当内存不够时，可以选择指定的 LRU 算法删除数据。
MongoDB 数据存在内存，由 linux系统 mmap 实现，当内存不够时，只将热点数据放入内存，其他数据存在磁盘。
2、支持的数据结构
Redis 支持的数据结构丰富，包括hash、set、list等。
MongoDB 数据结构比较单一，但是支持丰富的数据表达，索引，最类似关系型数据库，支持的查询语言非常丰富。
3、数据量和性能：
当物理内存够用的时候，redis>mongodb>mysql
当物理内存不够用的时候，redis和mongodb都会使用虚拟内存。
实际上如果redis要开始虚拟内存，那很明显要么加内存条，要么你换个数据库了。
但是，mongodb不一样，只要，业务上能保证，冷热数据的读写比，使得热数据在物理内存中，mmap的交换较少。
mongodb还是能够保证性能。
4、性能
mongodb依赖内存，TPS较高；Redis依赖内存，TPS非常高。性能上Redis优于MongoDB。
5、可靠性
mongodb从1.8版本后，采用binlog方式（MySQL同样采用该方式）支持持久化，增加可靠性；
Redis依赖快照进行持久化；AOF增强可靠性；增强可靠性的同时，影响访问性能。
可靠性上MongoDB优于Redis。
6、数据分析
mongodb内置数据分析功能（mapreduce）；而Redis不支持。
7、事务支持情况
Redis 事务支持比较弱，只能保证事务中的每个操作连续执行；mongodb不支持事务。
8、集群
MongoDB 集群技术比较成熟，Redis从3.0开始支持集群。
参考链接：
https://www.runoob.com/mongodb/nosql.html
https://www.php.cn/redis/421928.html