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
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

更新Ubuntu22.04的软件包
在Ubuntu22.04系统中，首先运行系统更新命令，以重建从现有仓库创建的APT软件包缓存。给定的命令还将更新系统中安装的软件包。具体命令如下：
```
sudo apt-get update
```
还要安装一些其他必需的软件包，命令如下：
```
sudo apt-get install gnupg curl
```
添加GPG密钥
需要添加GPG密钥，系统将需要该密钥来检查我们在本文中要安装的MongoDB软件包的真实性。命令如下：
```
curl -fsSL https://pgp.mongodb.com/server-6.0.asc | sudo gpg -o /etc/apt/trusted.gpg.d//mongodb-server-6.0.gpg --dearmor
```
在Ubuntu 22.04上添加MongoDB仓库
MongoDB是一种流行的数据库系统，但安装它的软件包不能直接使用Ubuntu 22.04的默认系统仓库。因此，我们需要手动在Ubuntu 22.04 Linux上添加6.0版本的仓库。命令如下：
```
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
```
添加仓库后，使用以下命令更新APT索引缓存：
```
sudo apt-get update
```
4.安装libssl1.1
MongoDB的安装需要依赖libssl1.1。可以使用如下3条命令安装：
```
echo "deb http://security.ubuntu.com/ubuntu focal-security main" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/focal-security.list
sudo apt-get update
sudo apt-get install libssl1.1
```
5.在Ubuntu 22.04上安装MongoDB 6.0
我们的系统现在已经准备好安装MongoDB服务器及其其他工具，例如shell、mongosh等。在Ubuntu 22.04终端中运行以下命令：
```
sudo apt-get install mongodb-org
```
安装过程会出现提示，输入“Y”进行安装。
6.启动MongoDB服务
启动MongoDB服务并检查MongoDB服务状态，具体命令如下：
```
sudo systemctl start mongod
sudo systemctl status mongod
```
7.进入MongoDB Shell
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：
```
mongosh
```
可以输入如下命令退出MongoDB Shell模式：
```
test> 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()

厦大数据库实验室博客

在Ubuntu22.04中安装MongoDB6.0（2024年1月版）