作者：厦门大学计算机系林子雨副教授
说明：本博客是与林子雨编著《数据采集与预处理》教材配套的教学资料。
操作系统：Ubuntu22.04或16.04
数据库：MongoDB6.0

一、MongoDB简介

MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库，采用C++语言编写，旨在为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是目前非关系数据库当中功能最丰富、最像关系数据库的数据库。
传统的关系数据库一般由数据库（database）、表（table）和记录（record）3个层次概念组成，而MongoDB由数据库（database）、集合（collection）和文档对象（document）3个层次组成。MongoDB中的集合对应关系型数据库中的表，但是集合中没有列、行和关系概念，这体现了模式自由的特点。MongoDB与关系数据库的概念对比如表1所示。

二、安装MongoDB6.0

首先需要安装curl工具，在Ubuntu系统中新建一个终端，执行如下命令：

sudo apt install curl

然后，导入MongoDB6.0版的公钥并检查公钥是否导入成功，具体命令如下（命令执行效果如图1和图2所示）：

curl -fsSL https://www.mongodb.org/static/pgp/server-6.0.asc | sudo apt-key add -
apt-key list

图1 导入MongoDB6.0版的公钥

图2 检查公钥是否导入成功

向APT导入MongoDB6.0版软件包的资源链接，具体命令如下（执行效果如图3所示）：

echo "deb [ arch=amd64,arm64 ] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu focal/mongodb-org/6.0 multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-6.0.list
sudo apt update

图3 向APT导入MongoDB6.0版软件包的资源链接

安装MongoDB前一定要先安装MongoDB的依赖libssl1.1。
（1）在Ubuntu22.04上的安装libssl1.1方法
在终端中执行如下命令（如图4所示）：

curl -LO http://archive.ubuntu.com/ubuntu/pool/main/o/openssl/libssl1.1_1.1.1-1ubuntu2.1~18.04.20_amd64.deb
sudo dpkg -i ./libssl1.1_1.1.1-1ubuntu2.1~18.04.20_amd64.deb

图4 在Ubuntu22.04上的安装libssl1.1
（2）在Ubuntu16.04上的安装libssl1.1方法
在终端中执行如下命令（如图5所示）：

wget http://archive.ubuntu.com/ubuntu/pool/main/o/openssl/libssl1.1_1.1.0g-2ubuntu4_amd64.deb
sudo dpkg -i libssl1.1_1.1.0g-2ubuntu4_amd64.deb

图5 执行wget命令

图6 执行dpkg命令
执行如下命令开始安装MongDB：

sudo apt install mongodb-org

启动MongoDB服务并检查MongoDB服务状态，具体命令如下（如图7所示）：

sudo systemctl start mongod
sudo systemctl status mongod

图7 启动MongoDB服务并检查MongoDB服务状态
再新建一个终端窗口，执行如下命令进入MongDB Shell交互式执行环境（如图8所示）：

mongosh

图8 进入MongDB Shell交互式执行环境
可以输入如下命令退出MongoDB Shell模式：

exit

或者也可以直接按键盘的Ctrl+C组合键，退出Shell命令模式。

三、MongoDB基础操作

1. 常用操作命令

常用的操作MongoDB数据库的相关命令包括：
(1)show dbs:显示数据库列表；
(2)show collections：显示当前数据库中的集合（类似关系数据库中的表table）；
(3)show users：显示所有用户；
(4)use yourDB：切换当前数据库至yourDB；
(5)db.help() ：显示数据库操作命令；
(6)db.yourCollection.help() ：显示集合操作命令，yourCollection是集合名；
MongoDB没有创建数据库的命令，如果要创建一个名称为“School”的数据库，需要先运行“use School”命令，之后做一些操作，比如，使用命令“db.createCollection('teacher')”创建集合，这样就可以创建一个名称为“School”的数据库。

2.简单操作演示

下面以一个School数据库为例进行操作演示，将在School数据库中创建两个集合teacher和student，并对student集合中的数据进行增、删、改、查等基本操作。需要说明的是，文档数据库中的集合（Collection），相当于关系型数据库中的表（table）。

（1）切换到School数据库

命令如下：

use School

注意，MongoDB无需预创建School数据库，在使用时会自动创建。

（2）创建集合

创建集合（Collection）的命令如下：

db.createCollection('teacher')

执行上述命令的屏幕截图如图9所示。

图9 创建集合
实际上，MongoDB在插入数据的时候，也会自动创建对应的集合，无需预定义集合。

（3）插入数据

插入数据的具体命令如下：

db.student.insertOne({_id:1, sname: 'zhangsan', sage: 20})  #_id可选

运行完以上命令，student已自动创建，这也说明MongoDB不需要预先定义集合（collection），在第一次插入数据后，集合会被自动创建。此时，可以使用“show collections”命令查询数据中当前已经存在的集合，如图10所示。

图10 show collections命令执行结果

（4）查找数据

查找数据所使用的基本命令格式如下：

db.youCollection.find(criteria, filterDisplay)

其中，criteria表示查询条件，是一个可选的参数；filterDisplay表示筛选显示部分数据，如显示指定某些列的数据，这也是一个可选的参数，但是，需要注意的是，当存在该参数时，第一个参数不可省略，若查询条件为空，可用{}做占位符。
(a)查询所有记录

db.student.find()

该命令相当于关系数据库的SQL 语句“select * from student”。
(b)查询sname='zhangsan'的记录

db.student.find({sname: 'zhangsan'})

该命令相当于关系数据库的SQL 语句“select * from student where sname='zhangsan'”。
(c)查询指定列sname、sage数据

db.student.find({},{sname:1, sage:1})

该命令相当于关系数据库的SQL 语句“select sname,sage from student”。其中，sname:1 表示返回sname列，默认_id字段也是返回的，可以添加_id:0 （意为不返回_id），写成{sname: 1, sage: 1,_id:0 }，就不会返回默认的_id字段了。

(d)AND条件查询

db.student.find({sname: 'zhangsan', sage: 20})

该命令相当于关系数据库的SQL 语句“select * from student where sname = 'zhangsan' and sage = 20”。
(e)OR条件查询

db.student.find({$or: [{sage: 20}, {sage: 25}]})

该命令相当于关系数据库的SQL 语句“select * from student where sage = 22 or sage = 25”。

（5）修改数据

修改数据的基本命令格式如下：

db.youCollection.updateOne(criteria, objNew, upsert, multi )

对于该命令做如下说明：
(1)criteria：表示update的查询条件，类似sql update查询内where后面的条件；
(2)objNew : update的对象和一些更新的操作符（如$set）等，也可以理解为SQL语句中的update语句中的set后面的内容。
(3)upsert : 如果不存在update的记录，是否插入objNew，true表示插入，默认是false，表示不插入。
(4)multi: MongoDB默认是false，只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true，就会把按条件查出来的多条记录全部更新。默认是false，只修改匹配到的第一条数据。
上面各个参数中，其中criteria和objNew是必选参数，upsert和multi可选参数。
这里给出一个实例，语句如下：

db.student.updateOne({sname: 'zhangsan'}, {$set: {sage: 22}}, false, true)

该命令相当于关系数据库的SQL 语句“update student set sage =22 where sname = 'zhangsan';”。执行该命令的屏幕截图如图11所示。

图11 修改数据

（6）删除数据

db.student.deleteOne({sname: 'zhangsan'})

该命令相当于关系数据库的SQL 语句“delete from student where sname='chenliu'”。
执行该命令过程的屏幕截图如图12所示。

图12 删除数据

（7）删除集合

db.student.drop()