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MongoDB知识框架

news 来源：原创 2025/8/6 0:54:48

简介：MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库，属于 NoSQL 数据库产品，以下是其知识框架总结：

一、数据模型

文档：MongoDB 中的数据以 BSON（二进制形式的 JSON）格式存储在集合中，文档类似于关系型数据库中的行，但结构更灵活。
集合：是文档的容器，类似于关系型数据库中的表，但集合中的文档不需要有相同的字段结构。
数据库：多个集合组成一个数据库，一个 MongoDB 实例可以包含多个数据库。

二、数据库操作

创建数据库：使用 use 命令，若数据库不存在则会在插入数据时自动创建。
查看数据库：使用 show dbs 命令列出所有数据库。
删除数据库：使用 db.dropDatabase() 方法删除当前数据库。

三、集合操作

创建集合：使用 db.createCollection('集合名') 创建集合。
查看集合：使用 show collections 命令查看当前数据库中的所有集合。
删除集合：使用 db.集合名.drop() 方法删除指定集合。

四、文档操作

插入文档：使用 db.集合名.insertOne({字段:值}) 插入单个文档，db.集合名.insertMany([{文档1},{文档2}]) 插入多个文档。
查询文档：使用 db.集合名.find({查询条件}) 查询文档，支持多种查询操作符，如 $eq（等于）、$gt（大于）、$in（包含）等。
更新文档：使用 db.集合名.updateOne({查询条件}, {$set:{字段:新值}}) 更新单个文档，db.集合名.updateMany() 更新多个文档。
删除文档：使用 db.集合名.deleteOne({查询条件}) 删除单个文档，db.集合名.deleteMany({查询条件}) 删除多个文档。

五、索引

创建索引：使用 db.集合名.createIndex({字段:1}) 创建升序索引，{字段:-1} 创建降序索引，还支持复合索引、文本索引等。
查看索引：使用 db.集合名.getIndexes() 查看集合的索引信息。
删除索引：使用 db.集合名.dropIndex({索引名:1}) 删除指定索引，db.集合名.dropIndexes() 删除所有索引。

六、聚合操作

聚合管道：使用 db.集合名.aggregate([{阶段1},{阶段2}]) 进行聚合操作，常见的聚合阶段有 $match（筛选）、$group（分组）、$project（投影）等。

七、副本集

概念：是一组 MongoDB 实例，其中一个为主节点，其余为从节点，用于数据冗余和高可用性。
配置：需要在每个节点的配置文件中设置相关参数，并使用 rs.initiate() 初始化副本集。

八、分片集群

概念：将数据分散存储在多个服务器上，以提高存储和查询性能。
组件：包括分片服务器（Shard）、配置服务器（Config Server）和路由服务器（Mongos）。

九、性能优化

1、索引优化

合理创建索引：根据查询条件创建复合索引、唯一索引等，避免全表扫描。
避免冗余索引：定期使用 db.collection.getIndexes() 检查并删除无用索引。
索引覆盖查询：确保查询的字段都在索引中，减少文档扫描。

2、查询优化

避免大查询：使用分页（limit 和 skip）处理大量数据，避免一次性返回过多结果。
优化聚合管道：在管道开头使用 $match 尽早过滤数据，减少后续阶段的处理量。

3、内存管理

WiredTiger 存储引擎：调整 wiredTigerCacheSizeGB 参数，通常设置为系统内存的 50%。
监控内存使用：通过 db.serverStatus().wiredTiger.cache 查看缓存命中率。

4、分片与副本集

分片策略：选择合适的分片键（如哈希分片、范围分片），避免数据倾斜。
读写分离：在副本集从节点上处理读请求，减轻主节点压力。

5、硬件与存储

使用 SSD：提升 I/O 性能，尤其是写入密集型工作负载。
禁用交换空间：避免内存交换导致的性能骤降。

十、安全配置

1、认证与授权

启用身份验证：在配置文件中设置 security.authorization: "enabled"，创建管理员用户。
基于角色的访问控制（RBAC）：为不同用户分配不同角色（如 readWrite、dbAdmin），使用 db.createUser() 创建用户。

2、网络安全

绑定 IP 地址：在配置文件中设置 net.bindIp: 127.0.0.1 或指定允许访问的 IP。
使用防火墙：限制 MongoDB 端口（默认 27017）的访问，仅允许授权 IP 连接。
启用 TLS/SSL：配置证书实现加密通信，设置 net.ssl.mode: requireSSL。

3、数据加密

静态数据加密：使用 MongoDB Enterprise 版本的加密功能或操作系统级加密（如 LUKS）。
传输加密：通过 SSL/TLS 加密客户端与服务器之间的通信。

4、审计与监控

启用审计日志：配置 auditLog 参数记录关键操作（如用户认证、敏感命令）。
定期安全审计：检查用户权限、网络配置和日志，识别潜在风险。

5、版本更新与漏洞修复

及时更新 MongoDB：修复已知安全漏洞，建议使用 LTS 版本。

6、敏感操作限制

禁用危险命令：如 $where 操作符，防止 JavaScript 注入攻击。
限制 MongoDB 进程权限：运行 MongoDB 服务的用户应仅拥有必要的系统权限

MongoDB知识框架

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