基本信息

图书摘要

图书特色

作者简介

前言

勘误和支持

目录

基本信息

作　者：红丸著

出 版 社：机械工业出版社

出版时间：2012-1-1

版　次：1

印刷时间：2012-1-1

纸　张：胶版纸

印　次：1

I S B N：9787111364795

包　装：平装

图书摘要

全书共分为六个部分：基础篇首先介绍了MongoDB的功能特点和实用场合，然后讲解了MongoDB的基本使用和操作；高级篇详细讲解了MongoDB的高级查询、高级更新和高级特性；管理篇讲解了各种常用的管理工具、管理命令和访问控制；性能篇讲解了索引优化和性能监控；架构篇讲解了Replica Sets复制集、Sharding分片以及二者的结合；开发篇讲解了MongoDB的C#开发接口和Java开发接口。

图书特色

最初，本书的部分初稿在几大IT技术社区“疯传”，被社区网友视为学习MongoDB的“宝典”。由于受到社区网友的热捧，在初稿的基础上，作者对本书内容进行了系统化的补充，使原有的内容获得了大大的完善。本书的第一大特点是实用性和可操作性强，作者是国内MongoDB领域的先驱和实践者，本书的所有内容都来自于作者的实践；本书的第二大特点是内容深入且全面，从MongoDB的使用、管理、维护、性能优化，到MongoDB的开发和实现原理，几乎涵盖了读者需要掌握的所有内容。强烈推荐！

—— 51CTO

MongoDB是非关系型数据库中功能最丰富、最像关系型数据库的产品之一，因为具有高性能、易于部署、易于使用、存储数据方便等优势而深受欢迎。它最大的特点是支持的查询语言非常强大。从本书的内容可以看出，作者在MongoDB方面有非常多的实践经验，而且对MongoDB有非常深入的理解和认识，本书从实践的角度对MongoDB的方方面面做了透彻的讲解，有很大的参考价值。极力推荐！

—— 中国DBA超级论坛

随着互联网的发展和新技术的不断涌现，企业会在实际的应用中使用各种不同的方案和产品来存放数据。由C++语言编写的MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库，能够为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。它是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的NoSQL产品，具有几乎所有关系型数据库的功能。它会使你的开发和部署很容易，天然具有分布式和Failover的功能，深受众多公司喜爱。本书实战性较强，涵盖MongoDB的各个方面，作者通过大量实例讲解了如何使用MongoDB，以及如何解决在使用过程中遇到的各种问题。

——杨海朝　新浪网（中国）技术有限公司首席DBA/新浪微博数据库负责人

MongoDB是一个开源、高性能、面向集合存储的分布式文档存储数据库。著名的在线词典和语言库网站Wordnik大量使用了MongoDB对其数据进行存储。而令我印象最深的是，MongoDB使用操作系统的内存映射文件方式来管理内存，以此来简化内存的管理工作，同时提高了Cache的性能。本书作者多年从事一线的MongoDB管理与开发，相信通过他的介绍，不论是未曾接触过MongoDB的用户，抑或是已经在实际工作中使用MongoDB的用户，都会受益匪浅。

——姜承尧　资深MySQL数据库专家，著有《MySQL技术内幕：InnoDB存储引擎》

MongoDB在Key-Value存储方式和传统的关系型数据库系统之间架起了一座桥梁，集两者的优势于一身。对于正在开发创新型互联网应用的公司来说，非常适合使用MongoDB，因为它能大大提高产品的开发速度，使企业满足用户迅速变化的需求。在国外，Disney、SAP、Forbes、SourceForge和GitHub等知名公司都采用了MongoDB作为其数据存储方案；在国内，百度、新浪、淘宝、盛大、视觉中国、大众点评网和又拍网等众多知名互联网公司也在应用MongoDB。

虽然MongoDB这一“野心勃勃”的NoSQL新贵让很多初学者望而却步，但是通过本书你会发现，MongoDB的学习也可以如此轻松。本书没有教条式地去深究MongoDB的语法细节，也没有重点地介绍各种高深的MongoDB编程技巧，而是本着简单实用的原则，通俗易懂地讲解了MongoDB中最重要、最实用的知识。

本书强调动手实战，以风趣幽默的语言和一系列生动的实战案例系统地讲解了MongoDB的核心技术和扩展技术。在遵循技术严密性的同时，还在容易产生错误、不易理解的知识点上配备了翔实且又具有说服力的开发情景截图，循序渐进、深入浅出。只要大家结合书中的案例亲自动手实验，一定能快速掌握MongoDB知识，从而独立完成日常运行、维护、管理和程序开发工作。

作者简介

“红丸”，资深数据库专家，国内MongoDB领域的先驱之一，积累了丰富的实战经验。精通MySQL、SQL Server和DB2等大中型数据库的运维和管理，还擅长Java和C#等技术。此外，他对Redis和分布式计算技术也有一定的研究。活跃于ITPUB等技术社区，发表和分享了大量关于MongoDB和Redis的技术文章，深受社区欢迎。

前言

为什么要写这本书

2005年我开始从事J2EE（现在叫Java EE）开发，一年以后正式将精力放在数据库领域，并于当年正式成为DBA（数据库管理员），此后一直从事数据库的管理工作。从DB2 V8到DB2 V9，从SQL Server 2000到SQL Server 2008，从MySQL到MongoDB，6年的时间奋斗在DBA这个领域，至今我依然深爱着这个职业。在以往的日子里，每当遇到疑难问题时，我总是非常耐心地去处理，并享受着解决问题带来的喜悦。

2010年，随着Web 2.0网站的大批涌现，NoSQL数据库逐渐流行起来。与传统的关系型数据库相比，NoSQL数据库具有操作简单、完全免费、源码公开、随时下载等特点，并可以用于各种商业目的。这使NoSQL数据库产品广泛应用于各种大型门户网站和专业网站，大大降低了企业运营成本。同时，NoSQL数据库对传统的关系型数据库造成了一定的冲击，例如，开源数据库代表MySQL已经将Memcached产品嵌入其解决方案中，与此同时，各种商业数据库也在不断推出列式数据处理方案来弥补自身的不足。由此可见，NoSQL的良好发展态势已经是不可逆转的了，它必将主宰未来的互联网数据库市场。MongoDB正是这些NoSQL产品中的杰出代表。

在这种背景下，2010年，机械工业出版社华章公司的杨福川准备筹划一本关于MongoDB实战方面的书，我正好乐意与大家一起分享我多年工作实践的积累以及数据库开发、优化、管理和维护经验，于是我们一拍即合。

此后，我开始蛰伏在北京的某个角落，从日出东方到夕阳西下，经历了不知多少个日日夜夜。看过漫天尘土的春季，浸泡在炎热的夏季，走过落叶纷飞的秋季，不知不觉进入了冬季。漫漫长路，本书终于尘埃落定。

本书全面介绍了MongoDB数据库，重在实战演练，学习思路也是我亲身的学习经历。出于严谨的考虑，本书中的例子都在测试环境上调试通过。这耗费了我大量的时间和精力，但是，如果能够帮助读者以最快的速度掌握一门技术，一切努力都是值得的。

读者对象

全书内容循序渐进、由浅入深，既可以引导初学者入门，又可以帮助具备一定基础的IT技术从业人员进一步提高技术水平，力求不同层次的读者都能从本书中受益。本书的读者对象包括：

q 准备扩展MongoDB知识的开发人员

q 有兴趣了解MongoDB的DBA或数据库应用程序编程人员

q 正在学习数据库课程的计算机相关专业的学生

q 想使用MongoDB实现快速查询的技术人员

q 想进一步了解MongoDB的“发烧友”

q 数据库管理层和技术决策者

本书特点

本书针对IT技术人员在工作中的必备知识与技能，精心安排了篇章结构。本书从基础入手，通过细致入微的内容组织，配以深入浅出的文字论述，以实际项目应用为背景，力图让读者从多个角度对MongoDB有深入的认识和理解。

本书最大的特点是实战性强，利用丰富的实例对MongoDB进行了详细的介绍。

本书系统全面，涵盖了MongoDB开发、优化、管理和维护的方方面面。从写作风格上看，本书没有过多讨论抽象的理论，而是通过丰富的实例来帮助读者理解应用MongoDB数据库时会遇到的各种问题及其解决方法，使读者能够很轻松地部署测试环境，并且熟练地掌握MongoDB数据库的各种使用技巧。

如何阅读本书

本书主要以引导读者思考、体会和实践为目的，通过实例让读者以最快的速度全面接触MongoDB。在阅读本书的时候，最好有一个可以实践的MongoDB测试环境，通过自己动手实践来加深认识、真正理解。对于管理层和技术决策者来说，可能没有太多时间进行大量的测试和实践，学习解决问题的思路就可以了。

本书分为6个部分，共15章：

第一部分　基础篇（第1章~第2章）：主要讲解MongoDB的基础理论和基本操作。通过这部分内容的学习，读者可以对MongoDB进行简单操作。

第二部分　高级篇（第3章~第5章）：主要讲解MongoDB的高级技术，例如高级查询、高级更新、高级功能的应用。通过这部分内容的学习，读者可以熟练地应用MongoDB来完成日常的业务需求。

第三部分　管理篇（第6章~第8章）：主要讲解MongoDB常用的运行和维护管理工具，例如数据的导入导出、数据的备份和恢复、数据的克隆和复制，以及与安全相关的实用技术。通过这部分内容的学习，读者应该具备一个MongoDB DBA所具有的全部技能。

第四部分　性能篇（第9章~第10章）：主要讲解MongoDB的索引、优化、性能监控技术。通过这部分内容的学习，读者可以具备MongoDB调优的能力。

第五部分　架构篇（第11章~第13章）：主要讲解MongoDB的高可用架构的细节，如主从复制、Sharding（分片）等。通过这部分内容的学习，读者可以独立设计MongoDB应用系统架构。

第六部分　开发篇（第14章~第15章）：主要讲解如何用C#和Java来操作MongoDB数据库。通过这部分内容的学习，读者可以将C#或Java开发技术与MongoDB数据库结合起来，完成特定应用系统的开发。

勘误和支持

由于作者的水平有限，编写时间仓促，书中难免会出现一些错误或者不准确的地方，恳请读者批评指正。读者可以将书中的错误或者学习本书时遇到的问题发送到ChinaDBA（中国DBA超级论坛），我将尽量提供最满意的解答，期待得到你们的真挚反馈。

目录

前言

第一部分　基　础　篇

第1章　认识MongoDB / 2

1.1　NoSQL简介 / 2

1.1.1　产生背景 / 2

1.1.2　NoSQL的种类及其特性 / 4

1.1.3　NoSQL特点 / 8

1.1.4　发展现状 / 8

1.2　初识MongoDB / 9

1.2.1　特点及功能 / 10

1.2.2　适用场合 / 11

1.3　MongoDB实际应用案例 / 12

1.3.1　国内案例 / 12

1.3.2　国外案例 / 12

1.4　本章小结 / 13

第2章　快速入门 / 14

2.1　体系结构 / 14

2.1.1　数据逻辑结构 / 14

2.1.2　数据存储结构 / 15

2.1.3　日志系统 / 17

2.1.4　元数据的存储 / 18

2.1.5　数据类型 / 19

2.2　MongoDB的安装和配置 / 22

2.2.1　在Windows平台下的安装和配置 / 22

2.2.2　在Linux平台下的安装和配置 / 23

2.3　启动数据库 / 25

2.3.1　命令行方式 / 25

2.3.2　配置文件方式 / 25

2.3.3　Daemon方式 / 26

2.3.4　mongod参数方式 / 26

2.4　停止数据库 / 27

2.4.1　Ctrl+C组合键 / 27

2.4.2　shutdownServer()指令 / 28

2.4.3　UNIX系统指令 / 28

2.5　操作数据库 / 29

2.5.1　连接数据库 / 29

2.5.2　插入记录 / 29

2.5.3　查询记录 / 31

2.5.4　修改记录 / 34

2.5.5　删除记录 / 34

2.6　常用GUI管理工具 / 34

2.6.1　MongoVUE / 34

2.6.2　RockMongo / 35

2.6.3　MongoHub / 36

2.7　本章小结 / 37

第二部分　高　级　篇

第3章　高级查询 / 40

3.1　查询操作符 / 40

3.2　查询语法 / 46

3.2.1　数组内容的查询 / 47

3.2.2　内嵌文档的查询 / 47

3.2.3　正则表达式匹配 / 48

3.2.4　$where查询 / 48

3.3　联合查询 / 49

3.3.1　简单手工关联 / 49

3.3.2　DBRef方式关联 / 50

3.4　游标和存储过程 / 51

3.4.1　游标 / 51

3.4.2　存储过程 / 52

3.5　本章小结 / 53

第4章　高级更新 / 55

4.1　数据更新命令详解 / 55

4.1.1　update命令 / 55

4.1.2　save命令 / 56

4.2　数据更新操作符 / 57

4.3　本章小结 / 62

第5章　高级特性 / 63

5.1　Capped Collection集合 / 63

5.1.1　创建Capped Collection / 63

5.1.2　Capped Collection的用途 / 64

5.1.3　注意事项 / 64

5.2　GridFS规范 / 65

5.2.1　如何实现海量存储 / 65

5.2.2　命令行工具 / 66

5.3　MapReduce编程模型 / 68

5.3.1　Map进行分组 / 69

5.3.2　Reduce聚合计算 / 69

5.3.3　Result获取结果 / 70

5.3.4　Finalize格式化输出 / 70

5.3.5　Options定制输出 / 71

5.4　本章小结 / 72

第三部分　管　理　篇

第6章　管理工具集 / 74

6.1　数据迁移 / 74

6.1.1　导出工具mongoexport / 75

6.1.2　导出工具mongodump / 78

6.1.3　导入工具mongoimport / 79

6.2　数据的备份和恢复 / 81

6.2.1　备份工具mongodump / 81

6.2.2　恢复工具mongorestore / 84

6.3　命令行操作 / 86

6.3.1　通过eval参数执行指定语句 / 86

6.3.2　执行指定文件中的内容 / 87

6.4　本章小结 / 88

第7章　管理命令 / 89

7.1　克隆collection / 90

7.1.1　远程克隆collection / 90

7.1.2　本地克隆collection / 94

7.2　复制数据库 / 94

7.2.1　远程复制数据库 / 94

7.2.2　本地复制数据库 / 96

7.3　刷新磁盘 / 97

7.4　捕获异常 / 98

7.4.1　返回异常信息 / 98

7.4.2　阻塞客户端 / 99

7.5　进程控制 / 99

7.5.1　查看活动进程 / 99

7.5.2　结束进程 / 100

7.6　验证collection的有效性 / 100

7.7　数据压缩 / 101

7.8　本章小结 / 102

第8章　访问控制 / 103

8.1　限制特定IP地址访问 / 104

8.2　设置监听端口 / 104

8.3　使用用户名和口令登录 / 105

8.3.1　建立系统root用户 / 107

8.3.2　建立指定权限用户 / 108

8.3.3　删除指定用户 / 109

8.4　本章小结 / 110

第四部分　性　能　篇

第9章　索引及优化 / 112

9.1　MongoDB索引概述 / 112

9.2　索引操作 / 113

9.2.1　基础索引 / 113

9.2.2　静默方式创建索引 / 115

9.2.3　文档索引 / 115

9.2.4　组合索引 / 116

9.2.5　唯一索引 / 116

9.2.6　强制使用索引 / 117

9.2.7　删除索引 / 119

9.2.8 重建索引 / 119

9.2.9　explain查看执行计划 / 119

9.3　优化器Profiler / 121

9.3.1　开启Profiler功能 / 121

9.3.2　查询Profiler记录 / 122

9.4　性能优化概述 / 123

9.4.1　性能优化的原则 / 123

9.4.2　影响性能的因素 / 124

9.5　常用的优化方案 / 124

9.5.1　创建索引 / 124

9.5.2　限定返回结果条数 / 125

9.5.3　只查询用到的字段 / 125

9.5.4　采用Capped Collection / 126

9.5.5　采用Server Side Code Execution命令集 / 126

9.5.6　使用hint / 127

9.5.7　采用Profiler / 127

9.6　本章小结 / 128

第10章　性能监控 / 129

10.1　mongosniff工具 / 129

10.2　mongostat工具 / 131

10.3　db.serverStatus命令 / 132

10.4　db.stats命令 / 134

10.5　HTTP监控接口 / 135

10.6　本章小结 / 136

第五部分　架　构　篇

第11章　复制集 / 138

11.1　Replica Sets架构 / 138

11.2　部署Replica Sets / 139

11.3　主从操作日志 / 144

11.4　主从配置信息 / 146

11.5　管理Replica Sets / 147

11.5.1　主从切换 / 147

11.5.2　读写分离 / 149

11.5.3　故障转移 / 151

11.5.4　增减节点 / 153

11.6　本章小结 / 160

第12章　分片 / 161

12.1　Sharding简介 / 161

12.1.1　Sharding的特点 / 161

12.1.2　Sharding架构 / 162

12.2　构建一个简单的Sharding Cluster / 163

12.2.1　启动Shard Server / 163

12.2.2　启动Config Server / 164

12.2.3　启动Route Process / 164

12.2.4　配置Sharding / 164

12.2.5　验证Sharding / 165

12.3　维护Sharding / 167

12.3.1　列出所有的Shard Server / 168

12.3.2　查看Sharding信息 / 168

12.3.3　判断是否是Sharding / 169

12.3.4　对现有的表执行Sharding / 169

12.3.5　新增Shard Server / 171

12.3.6　移除Shard Server / 172

12.4　本章小结 / 175

第13章　Replica Sets + Sharding方案 / 176

13.1　Replica Sets+Sharding架构 / 176

13.2　搭建一个高可用架构 / 177

13.2.1　创建数据目录 / 177

13.2.2　配置Replica Sets / 178

13.2.3　配置3台Config Server / 181

13.2.4　配置3台Route Process / 181

13.2.5　配置Shard Cluster / 181

13.2.6　验证Sharding / 182

13.3　本章小结 / 183

第六部分　开　发　篇

第14章　C#开发接口 / 186

14.1　C#快速入门 / 186

14.1.1　下载驱动和开发环境 / 186

14.1.2　访问控制 / 188

14.1.3　C#对数据库的基础操作 / 189

14.2　C#驱动一致性 / 194

14.3　C#常用操作 / 195

14.3.1　对MongoDB实例的操作 / 195

14.3.2　对用户的操作 / 198

14.3.3　对collection的操作 / 202

14.3.4　对索引的操作 / 208

14.4　C#高级查询 / 211

14.4.1　判断列名是否存在 / 211

14.4.2　比较运算符 / 213

14.4.3　逻辑运算符 / 221

14.4.4　正则表达式查询 / 223

14.4.5　跳过查询 / 224

14.5　用C#操作GridFS / 225

14.5.1　插入数据 / 225

14.5.2　查询数据 / 226

14.5.3　读取并保存数据 / 227

14.5.4　删除数据 / 228

14.6　本章小结 / 229

第15章　Java开发接口 / 230

15.1　Java快速入门 / 230

15.1.1　下载驱动和开发环境 / 230

15.1.2　访问控制 / 232

15.1.3　Java对数据库的基础操作 / 233

15.2　Java驱动一致性 / 237

15.3　Java常用操作 / 238

15.3.1　对MongoDB实例的操作 / 238

15.3.2　对用户的操作 / 241

15.3.3　对collection的操作 / 243

15.3.4　对索引的操作 / 250

15.4　Java高级查询 / 253

15.4.1　通过游标获取所有document / 253

15.4.2　比较运算符 / 254

15.4.3　逻辑运算符 / 263

15.4.4　正则表达式查询 / 264

15.4.5　跳过查询 / 265

15.5　用Java操作GridFS / 266

15.5.1　插入数据 / 266

15.5.2　查询数据 / 267

15.5.3　读取并保存数据 / 268

15.5.4　删除数据 / 269

15.6　本章小结 / 270