MongoDB 概述与安装

MongoDB 是一款领先的、基于分布式文件存储的开源 NoSQL 数据库。由 C++ 语言编写，旨在为现代 Web 应用提供兼具可扩展性、灵活性和高性能的数据存储解决方案。

MongoDB 核心特性

特性	说明
灵活的文档模型	以 BSON 格式存储数据，无需预定义模式，字段可动态增减
高可用性	通过副本集（Replica Set）实现数据冗余和自动故障转移
水平可扩展性	通过分片（Sharding）支持海量数据存储，可线性扩展
丰富的查询语言	支持字段查询、范围查询、正则表达式、聚合框架、全文检索
事务支持	4.0+ 支持多文档事务，4.2+ 支持分布式事务
索引支持	支持多种索引类型：单字段、复合、文本、地理空间、TTL 等

SQL 与 MongoDB 术语对比

关系型数据库	MongoDB	描述
Database	Database	数据库的容器
Table	Collection	文档的集合
Row	Document	一条记录
Column	Field	文档中的键值对
Index	Index	提升查询性能
Primary Key	`_id`	文档的唯一标识符
JOIN	`$lookup`	表关联（聚合阶段）
GROUP BY	`$group`	分组聚合
SELECT	`find()`	查询数据

文档与 `_id`

MongoDB 的核心数据单元是"文档"，由键值对构成：

json

{
  "_id": ObjectId("6388b3d94a33f23a9735a257"),
  "name": "Alice",
  "age": 30,
  "courses": ["Math", "Physics"],
  "address": {
    "street": "123 Main St",
    "city": "Anytown"
  }
}

_id 字段：每个文档的唯一标识，如未指定会自动生成 ObjectId
ObjectId 结构：12 字节 = 4字节时间戳 + 5字节随机值 + 3字节计数器

code

ObjectId 结构（12 字节）：
┌────────────┬──────────────────┬─────────────┐
│ 时间戳(4B) │   随机值(5B)     │ 计数器(3B)  │
└────────────┴──────────────────┴─────────────┘

BSON 数据类型

类型	描述	示例
`Double`	64位浮点数	`10.99`
`String`	UTF-8 字符串	`"Hello"`
`Object`	嵌入式文档	`{ "field": "value" }`
`Array`	数组	`["apple", "banana"]`
`ObjectId`	文档唯一 ID	`ObjectId()`
`Boolean`	布尔值	`true` / `false`
`Date`	日期时间（毫秒精度）	`new Date()`
`Null`	空值	`null`
`Int32/Int64`	32/64位整数	`NumberInt("100")`
`Decimal128`	高精度小数	`NumberDecimal("10.99")`
`Binary`	二进制数据	`BinData(0, "base64")`
`Timestamp`	内部时间戳	`Timestamp(1234567890, 1)`

安装与配置

macOS 安装

bash

# 使用 Homebrew 安装
brew tap mongodb/brew
brew install mongodb-community@7.0

# 启动服务
brew services start mongodb/brew/mongodb-community

# 验证安装
mongosh --version

Windows 安装

下载 MongoDB 官网的 MSI 安装包
运行安装程序，推荐选择"Complete"安装类型
将 bin 目录添加到系统 Path 环境变量
创建数据目录：mkdir C:\data\db

Linux 安装（Ubuntu）

bash

# 导入 MongoDB 公钥
wget -qO - https://www.mongodb.org/static/pgp/server-7.0.asc | sudo apt-key add -

# 添加源
echo "deb [ arch=amd64,arm64 ] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu jammy/mongodb-org/7.0 multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-7.0.list

# 安装
sudo apt update
sudo apt install -y mongodb-org

# 启动
sudo systemctl start mongod
sudo systemctl enable mongod

启动与验证

bash

# macOS
brew services start mongodb/brew/mongodb-community

# Linux
sudo systemctl start mongod

# 手动启动（开发环境）
mongod --dbpath /path/to/data --port 27017

# 验证连接
mongosh

# 在 mongosh 中测试
> db.version()
7.0.x
> show dbs

启用访问控制

生产环境必须启用认证：

javascript

// 1. 创建管理员用户
use admin
db.createUser({
  user: "myAdmin",
  pwd: passwordPrompt(),  // 或直接写密码字符串
  roles: [
    { role: "userAdminAnyDatabase", db: "admin" },
    { role: "readWriteAnyDatabase", db: "admin" }
  ]
})

yaml

# 2. 修改配置文件 mongod.conf（通常位于 /usr/local/etc/mongod.conf 或 /etc/mongod.conf）
security:
  authorization: enabled

# 完整配置示例
storage:
  dbPath: /usr/local/var/mongodb
  journal:
    enabled: true
systemLog:
  destination: file
  path: /usr/local/var/log/mongodb/mongo.log
  logAppend: true
net:
  port: 27017
  bindIp: 127.0.0.1
security:
  authorization: enabled

bash

# 3. 重启服务后使用凭据连接
mongosh -u myAdmin -p --authenticationDatabase admin

# 连接字符串格式
mongosh "mongodb://myAdmin:password@localhost:27017/admin"

常用角色说明

角色	权限范围	适用场景
`root`	超级用户	管理员账户
`userAdminAnyDatabase`	所有库的用户管理	用户管理员
`readWriteAnyDatabase`	所有库的读写权限	应用账户
`readWrite`	单库读写权限	应用账户
`dbAdmin`	单库管理权限	数据库维护
`clusterAdmin`	集群管理	集群运维

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SQL 与 MongoDB 术语对比

文档与 _id

BSON 数据类型

安装与配置

macOS 安装

Windows 安装

Linux 安装（Ubuntu）

启动与验证

启用访问控制

常用角色说明

文档与 `_id`