MongoDB 基础教程：安装、配置与使用

1. 简介

MongoDB 是一个开源的、高性能、可扩展的 NoSQL 数据库。与传统的关系型数据库（如 MySQL、PostgreSQL）不同，MongoDB 采用文档模型（BSON，类似 JSON 格式）来存储数据，这意味着它更灵活，能够更好地处理非结构化和半结构化数据。它的特点包括：

文档模型： 数据以灵活的 JSON-like 文档形式存储。
高可用性： 通过复制集（Replica Sets）提供数据冗余和自动故障转移。
横向扩展： 通过分片（Sharding）支持大数据量的存储和高并发读写。
丰富的查询语言： 支持强大的查询表达式、聚合框架等。
高性能： 内置索引支持，内存映射存储引擎等。

MongoDB 广泛应用于各种场景，如大数据、内容管理、移动应用后端、物联网等。

2. 安装 MongoDB

MongoDB 提供了多种安装方式，包括使用包管理器、下载二进制文件或使用 Docker。下面我们将介绍在主流操作系统上的安装方法。

2.1 Windows

下载 MongoDB Community Server： 访问 MongoDB 官方下载中心 (https://www.mongodb.com/try/download/community)。
选择版本和平台： 选择最新的稳定版，并确保平台是 Windows。下载 MSI 安装包。
运行安装程序： 双击下载的 .msi 文件，启动安装向导。
选择安装类型： 建议选择 Complete 安装，这将安装所有组件。
服务配置：
- 在 Service Configuration 步骤，通常选择 Run service as Network Service user。
- 记录下 Data Directory 和 Log Directory 的路径，默认通常在 C:\Program Files\MongoDB\Server\<version>\data 和 C:\Program Files\MongoDB\Server\<version>\log。
安装 MongoDB Compass（可选）： 勾选安装 MongoDB Compass，这是一个官方提供的 GUI 工具，方便管理和查询数据。
完成安装： 按照向导指示完成安装。
添加到 PATH (可选但推荐): 将 MongoDB 的 bin 目录（例如 C:\Program Files\MongoDB\Server\<version>\bin）添加到系统的环境变量 Path 中，这样就可以在任何命令行窗口直接运行 mongo 或 mongosh 命令。

2.2 macOS

通过 Homebrew 安装是最推荐的方式。

安装 Homebrew (如果尚未安装):
bash /bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"
安装 MongoDB Community Server:
bash brew tap mongodb/brew brew install mongodb-community@<version> # 替换 <version> 为你想要的版本，如 6.0
启动 MongoDB 服务:
bash brew services start mongodb-community@<version>
你也可以手动启动：
bash mongod --config /opt/homebrew/etc/mongod.conf # 或 /usr/local/etc/mongod.conf
停止 MongoDB 服务:
bash brew services stop mongodb-community@<version>

2.3 Linux (Ubuntu/Debian)

以 Ubuntu 为例，其他发行版类似。

导入 MongoDB 公钥:
bash wget -qO - https://www.mongodb.org/static/pgp/server-6.0.asc | sudo apt-key add -
（注意：apt-key 在新版 Ubuntu 中可能被弃用。对于新版本，推荐使用以下方法创建 keyring 文件：）
bash wget -qO - https://www.mongodb.org/static/pgp/server-6.0.asc | sudo tee /etc/apt/trusted.gpg.d/mongodb-org-6.0.asc
为 MongoDB 创建列表文件:
bash echo "deb [ arch=amd64,arm64 ] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu $(lsb_release -cs)/mongodb-org/<version> multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-<version>.list # 替换 <version> 为你想要的 MongoDB 版本，如 6.0
更新本地包数据库:
bash sudo apt update
安装 MongoDB 包:
bash sudo apt install -y mongodb-org
启动 MongoDB 服务:
bash sudo systemctl start mongod
验证 MongoDB 服务状态:
bash sudo systemctl status mongod
如果显示 active (running) 则表示启动成功。
配置开机自启动:
bash sudo systemctl enable mongod

2.4 Docker

使用 Docker 是跨平台和快速部署 MongoDB 的好方法。

拉取 MongoDB 镜像:
bash docker pull mongo
运行 MongoDB 容器:
bash docker run --name some-mongo -p 27017:27017 -d mongo
- --name some-mongo: 为容器指定一个名称。
- -p 27017:27017: 将容器的 27017 端口映射到主机的 27017 端口。
- -d: 后台运行。
连接到容器内的 MongoDB (可选):
bash docker exec -it some-mongo mongosh
或者直接从宿主机连接 mongosh。
持久化数据: 建议挂载数据卷以避免容器删除时数据丢失：
bash docker run --name some-mongo -p 27017:27017 -v /your/data/path:/data/db -d mongo # 替换 /your/data/path 为你希望存储 MongoDB 数据的本地路径

3. 配置 MongoDB

MongoDB 的主要配置文件是 mongod.conf（或 mongodb.conf）。在 Windows 上，默认路径通常是 C:\Program Files\MongoDB\Server\<version>\bin\mongod.cfg；在 Linux/macOS 上，通常在 /etc/mongod.conf 或 /usr/local/etc/mongod.conf。

以下是一些常见的配置项：

“`yaml

mongod.conf 示例

数据存储目录

storage:
dbPath: /var/lib/mongodb # MongoDB 数据文件存放路径
journal:
enabled: true # 启用日志，确保数据完整性

系统日志配置

systemLog:
destination: file # 日志输出到文件
logAppend: true # 日志追加模式
path: /var/log/mongodb/mongod.log # 日志文件路径

网络配置

net:
port: 27017 # MongoDB 监听端口
bindIp: 127.0.0.1 # 监听的 IP 地址，默认为本地回环地址。
# 如果需要外部访问，可以设置为 0.0.0.0 (不推荐生产环境) 或指定特定 IP。

安全配置 (非常重要，尤其是生产环境)

security:
authorization: enabled # 启用用户认证，强烈建议开启！
# 开启后，需要创建用户并使用用户名密码连接。

复制集配置 (用于高可用性)

replication:
replSetName: “myReplicaSet” # 复制集名称

分片配置 (用于横向扩展)

sharding:
clusterRole: configsvr # 或者 shardsvr
“`

重要提示：

bindIp： 默认 127.0.0.1 意味着 MongoDB 只能从本机访问。如果需要从其他机器访问，必须修改为服务器的 IP 地址或 0.0.0.0 (允许所有 IP 访问，但生产环境应谨慎使用，并配合防火墙和授权)。
security.authorization: enabled： 强烈建议在生产环境中启用用户认证！ 启用后，你需要创建用户并为其分配角色，否则任何人都无法对数据库进行操作。

修改配置后，需要重启 MongoDB 服务才能生效。

Linux: sudo systemctl restart mongod
macOS (Homebrew): brew services restart mongodb-community@<version>
Windows: 通过服务管理器重启 MongoDB Server (MongoDB) 服务。

4. 连接 MongoDB

MongoDB 提供了一个交互式 shell mongosh（新版）或 mongo（旧版），以及各种语言的驱动程序。

4.1 使用 `mongosh` Shell

打开命令行或终端，输入 mongosh（或 mongo）：

bash mongosh

如果连接到远程服务器或非默认端口，可以使用：

bash mongosh "mongodb://<host>:<port>" mongosh "mongodb://localhost:27017" # 默认连接

如果启用了认证：

bash mongosh "mongodb://<username>:<password>@<host>:<port>/<database>"

连接成功后，你会看到 > 提示符，可以开始执行命令。

4.2 创建管理员用户 (如果启用了认证)

在连接到 MongoDB 后（首次连接时可能不需要认证，或以 localhost 方式连接），你需要创建一个管理员用户。

切换到 admin 数据库：
javascript use admin
创建用户：
javascript db.createUser({ user: "adminUser", pwd: "yourStrongPassword", roles: [{ role: "userAdminAnyDatabase", db: "admin" }, { role: "readWriteAnyDatabase", db: "admin" }] })
- userAdminAnyDatabase 角色允许在任何数据库上进行用户管理。
- readWriteAnyDatabase 角色允许在任何数据库上进行读写操作。
退出并重新连接： 退出 mongosh，然后使用新创建的管理员用户和密码重新连接：
bash mongosh "mongodb://adminUser:yourStrongPassword@localhost:27017/admin"
或者在 mongosh 中连接后：
javascript use admin db.auth("adminUser", "yourStrongPassword")

5. MongoDB 基本使用 (CRUD 操作)

以下是使用 mongosh 进行基本 CRUD (Create, Read, Update, Delete) 操作的示例。

5.1 选择数据库

javascript use myDatabase // 如果数据库不存在，MongoDB 会在第一次插入数据时创建它
这将切换到名为 myDatabase 的数据库。

5.2 插入数据 (Create)

数据存储在集合 (Collections) 中，集合类似于关系型数据库中的表。
每个文档 (document) 都是一个 BSON 对象。

插入单个文档:
javascript db.users.insertOne({ name: "Alice", age: 30, city: "New York", email: "[email protected]", interests: ["coding", "reading"] })
* users 是集合的名称。如果 users 集合不存在，MongoDB 会自动创建它。

插入多个文档:
javascript db.products.insertMany([ { name: "Laptop", brand: "Dell", price: 1200, inStock: true }, { name: "Mouse", brand: "Logitech", price: 25, inStock: true }, { name: "Keyboard", brand: "Razer", price: 80, inStock: false } ])

5.3 查询数据 (Read)

查询所有文档:
javascript db.users.find() // 返回 users 集合中的所有文档 db.products.find().pretty() // .pretty() 方法以易读的格式显示结果

按条件查询:
“`javascript
// 查询 age 等于 30 的用户
db.users.find({ age: 30 })

// 查询 name 为 “Laptop” 的产品
db.products.find({ name: “Laptop” })

// 查询 price 大于 100 的产品
db.products.find({ price: { $gt: 100 } }) // $gt: greater than (大于)

// 查询 price 小于等于 50 的产品
db.products.find({ price: { $lte: 50 } }) // $lte: less than or equal to (小于等于)

// 查询 inStock 为 true 且 price 小于 100 的产品
db.products.find({ inStock: true, price: { $lt: 100 } })

// 查询 interests 包含 “coding” 的用户
db.users.find({ interests: “coding” })

// 查询 age 为 25 或 30 的用户 (OR 查询)
db.users.find({ $or: [{ age: 25 }, { age: 30 }] })
“`

投影 (Projection):
选择返回文档的特定字段。1 表示包含，0 表示排除（_id 字段默认包含，如果要排除需要显式设置 _id: 0）。

javascript // 只返回 name 和 email 字段 db.users.find({}, { name: 1, email: 1, _id: 0 })

5.4 更新数据 (Update)

更新单个文档:
javascript // 将 name 为 "Alice" 的用户的 age 更新为 31 db.users.updateOne( { name: "Alice" }, // 查询条件 { $set: { age: 31 } } // 更新操作符 )
* $set 操作符用于设置字段的值。如果字段不存在，则会添加该字段。

更新多个文档:
javascript // 将所有 inStock 为 true 的产品价格增加 10 db.products.updateMany( { inStock: true }, { $inc: { price: 10 } } // $inc 操作符用于增加字段的值 )

替换文档:
replaceOne 会完全替换一个文档，除了其 _id。

javascript db.users.replaceOne( { name: "Alice" }, { name: "Alicia", status: "active", lastLogin: new Date() } )
注意： 替换后，原文档中 _id 以外的所有字段都会被新文档覆盖，旧文档中存在的但新文档中没有的字段将被移除。

5.5 删除数据 (Delete)

删除单个文档:
javascript // 删除 name 为 "Alicia" 的用户 db.users.deleteOne({ name: "Alicia" })

删除多个文档:
javascript // 删除所有 inStock 为 false 的产品 db.products.deleteMany({ inStock: false })

删除集合:
javascript db.products.drop() // 删除整个 products 集合

删除数据库:
javascript use myDatabase db.dropDatabase() // 删除当前所在的数据库

6. 总结

本教程介绍了 MongoDB 的基础知识，包括其特点、在不同操作系统上的安装方法、核心配置文件 mongod.conf 的重要配置项，以及如何使用 mongosh 进行连接和执行基本的 CRUD 操作。

MongoDB 的强大功能远不止于此，包括索引、聚合框架、复制集、分片、事务等高级特性，这些都是在实际应用中提升性能、可用性和扩展性的关键。建议继续深入学习官方文档，探索更多功能，并结合实际项目进行实践。