一、核心概念與原理

1. 核心組件

概念	作用	類比關系型數據庫
文檔(Document)	數據存儲基本單元，采用BSON格式（如JSON）	表中的一行數據
集合(Collection)	文檔的容器，無需固定結構（Schema-less）	數據表（Table）
數據庫(Database)	多個集合的命名空間容器	數據庫（Database）

2. MongoDB vs 關系型數據庫

特性	MongoDB	MySQL
數據結構	靈活（動態Schema）	固定結構（需預定義字段）
擴展方式	水平擴展（分片集群）	垂直擴展（升級硬件）
查詢語言	類JavaScript語法	SQL
適用場景	非結構化數據、快速迭代、高并發讀寫	強事務、復雜關聯查詢

BSON優勢：二進制JSON，支持日期、二進制流等類型，存儲效率高于JSON。

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二、環境搭建（Windows/Linux/CentOS）

1. Windows安裝

# 1. 官網下載MSI安裝包（社區版）
# 2. 勾選"Install as Service"（自動注冊為系統服務）
# 3. 配置環境變量：添加 `C:\Program Files\MongoDB\Server\7.0\bin` 到PATH
# 4. 啟動服務：`net start MongoDB` 或命令行 `mongod --dbpath D:\mongo_data`

2. CentOS安裝

# 1. 創建數據目錄并授權
sudo mkdir -p /data/db
sudo chown -R mongodb:mongodb /data/db# 2. 通過YUM安裝
sudo yum install -y mongodb-org# 3. 啟動服務
sudo systemctl start mongod

3. 連接驗證

mongo  # 進入Shell
> db.version()  # 查看版本
> show dbs      # 顯示所有數據庫

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三、基礎操作（CRUD）

1. 數據庫與集合操作

use testdb                  // 創建/切換數據庫（插入數據后生效）
db.createCollection("users") // 顯式創建集合
db.users.drop()              // 刪除集合
db.dropDatabase()            // 刪除當前數據庫（需先use目標庫）

2. 文檔增刪改查

// 插入文檔
db.users.insertOne({name: "Alice", age: 25})
db.users.insertMany([{name: "Bob"}, {name: "Charlie"}])// 查詢文檔
db.users.find()                          // 查詢所有
db.users.find({age: {$gt: 20}})         // 條件查詢（age>20）
db.users.findOne({name: "Alice"})        // 查詢單條// 更新文檔
db.users.updateOne({name: "Alice"}, {$set: {age: 26}})  // 更新單條
db.users.updateMany({}, {$inc: {age: 1}})               // 所有文檔age+1// 刪除文檔
db.users.deleteOne({name: "Bob"})
db.users.deleteMany({age: {$lt: 18}})

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四、高級特性與優化

1. 索引優化

索引類型	創建命令	適用場景
單鍵索引	db.users.createIndex({age: 1})	頻繁按age查詢
復合索引	db.users.createIndex({name:1, age:-1})	多字段排序或條件查詢
TTL索引	db.logs.createIndex({time:1}, {expireAfterSeconds:3600})	自動清理過期數據（如日志）

2. 聚合管道（Aggregation）

// 統計各年齡段用戶數量
db.users.aggregate([{ $group: { _id: "$age", count: {$sum: 1} }},{ $sort: {count: -1} }
])

3. 分片集群與副本集

• 副本集：一主多從架構，主節點處理寫請求，從節點提供讀負載均衡，自動故障轉移。
• 分片集群：通過分片鍵（如user_id）將數據分布到多臺機器，解決海量數據存儲問題。

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五、編程語言集成（Node.js/Python）

1. Node.js操作MongoDB

const { MongoClient } = require('mongodb');
const uri = "mongodb://localhost:27017";async function run() {const client = new MongoClient(uri);await client.connect();const db = client.db('testdb');const users = db.collection('users');// 插入文檔await users.insertOne({ name: "Eva", role: "admin" });// 查詢文檔const result = await users.find({ role: "admin" }).toArray();console.log(result);
}
run();

2. Python操作MongoDB（PyMongo）

from pymongo import MongoClientclient = MongoClient('mongodb://localhost:27017')
db = client['testdb']
users = db['users']# 批量插入
users.insert_many([{"name": "Tom", "score": 85},{"name": "Jerry", "score": 92}
])# 范圍查詢
results = users.find({"score": {"$gt": 90}})
for doc in results:print(doc)

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六、運維與監控

1. 備份與恢復

# 備份整個數據庫
mongodump --db testdb --out /backup/# 恢復數據庫
mongorestore --db testdb /backup/testdb/

2. 性能監控命令

db.serverStatus()      # 查看服務器狀態
db.currentOp()         # 查看當前操作
db.stats()             # 數據庫統計信息

3. 安全配置

# 啟用身份驗證（在mongod.conf中添加）
security:authorization: enabled# 創建管理員
use admin
db.createUser({user: "admin",pwd: "password",roles: ["root"]
})

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學習路徑

1. 新手階段：掌握CRUD操作 + 理解BSON文檔模型
2. 進階方向：
   • 索引設計優化（避免全表掃描）
   • 聚合管道處理復雜分析
   • 分片集群應對海量數據
3. 生產實踐：
   • 副本集保障高可用
   • 編程語言集成（Node.js/Python優先）

官方資源：
- MongoDB中文手冊
- MongoDB中文社區
工具推薦：
- 可視化工具：MongoDB Compass
- 性能分析：mongostat、mongotop
按此路徑學習，可逐步從入門到精通，應對企業級應用開發與運維需求。