第2课: 数据库操作

config数据库详解

// 在分片集群中查看config数据库
use config
show collections

// 查看分片信息
db.shards.find()

// 查看块分布信息
db.chunks.find().limit(5)

config数据库的作用：

• 元数据存储：存储分片集群的配置信息
• 路由信息：记录数据在分片间的分布情况
• 平衡器配置：存储数据平衡策略和配置
• 集群状态：维护整个集群的运行状态信息

数据库统计信息：性能监控与容量规划

数据库统计信息是监控数据库健康状况、进行容量规划和性能优化的关键工具。MongoDB提供了丰富的统计信息来帮助管理员了解数据库的运行状态。

基本统计信息查看

// 查看数据库基本统计信息
db.stats()

// 以KB为单位显示统计信息
db.stats(1024)

// 以MB为单位显示统计信息
db.stats(1024 * 1024)

统计字段详细解析

// 典型统计信息输出示例
{
  "db" : "mydb",                    // 数据库名称
  "collections" : 5,                // 集合数量
  "views" : 0,                      // 视图数量
  "objects" : 1250,                 // 文档总数
  "avgObjSize" : 512,               // 平均文档大小（字节）
  "dataSize" : 640000,              // 数据总大小（字节）
  "storageSize" : 294912,           // 分配的存储空间（字节）
  "numExtents" : 0,                 // 扩展数量（已弃用）
  "indexes" : 3,                    // 索引数量
  "indexSize" : 98304,              // 索引总大小（字节）
  "scaleFactor" : 1,                // 缩放因子
  "fsUsedSize" : 123456789,         // 文件系统已使用空间
  "fsTotalSize" : 987654321,        // 文件系统总空间
  "ok" : 1                          // 命令执行状态
}

关键指标解读

性能监控实践

// 定期监控数据库增长
var stats = db.stats(1024);  // KB单位
print("数据库大小: " + stats.dataSize + " KB");
print("存储分配: " + stats.storageSize + " KB");
print("索引大小: " + stats.indexSize + " KB");

// 计算空间利用率
var utilization = (stats.dataSize / stats.storageSize * 100).toFixed(2);
print("空间利用率: " + utilization + "%");

// 计算索引与数据比例
var indexRatio = (stats.indexSize / stats.dataSize * 100).toFixed(2);
print("索引数据比: " + indexRatio + "%");

查看集合列表：数据库内容管理

了解如何查看和管理数据库中的集合是MongoDB操作的基础。MongoDB提供了多种方式来查看集合信息。

基本集合查看命令

// 显示当前数据库的所有集合（简单列表）
show collections

// 获取集合名称数组（编程友好）
db.getCollectionNames()

// 查看集合的详细信息（包括系统集合）
db.getCollectionInfos()

// 查看特定类型的集合
db.getCollectionInfos({type: "collection"})  // 只显示普通集合
db.getCollectionInfos({type: "view"})       // 只显示视图

集合信息详解

// 查看集合详细信息示例
db.getCollectionInfos()

// 输出示例
[
  {
    "name": "users",
    "type": "collection",
    "options": {},
    "info": {
      "readOnly": false,
      "uuid": UUID("12345678-1234-5678-1234-567812345678")
    },
    "idIndex": {
      "v": 2,
      "key": {"_id": 1},
      "name": "_id_",
      "ns": "mydb.users"
    }
  },
  {
    "name": "products",
    "type": "collection",
    "options": {
      "capped": true,
      "size": 10485760
    },
    "info": {
      "readOnly": false,
      "uuid": UUID("87654321-4321-8765-4321-876543210987")
    },
    "idIndex": {
      "v": 2,
      "key": {"_id": 1},
      "name": "_id_",
      "ns": "mydb.products"
    }
  }
]

集合信息字段解析

实用集合管理技巧

// 1. 过滤系统集合（通常以system.开头）
var collections = db.getCollectionNames().filter(function(name) {
    return !name.startsWith("system.");
});
print("用户集合: " + collections);

// 2. 统计集合数量
var collectionCount = db.getCollectionNames().length;
print("集合总数: " + collectionCount);

// 3. 检查特定集合是否存在
if (db.getCollectionNames().includes("users")) {
    print("users集合存在");
} else {
    print("users集合不存在");
}

// 4. 批量查看集合统计信息
db.getCollectionNames().forEach(function(collectionName) {
    var stats = db[collectionName].stats();
    print(collectionName + ": " + stats.count + " 个文档");
});

实战示例：完整电商数据库管理流程

通过一个完整的电商数据库管理案例，综合运用本课学到的所有数据库操作知识。

场景描述

我们要为一个电商平台创建数据库系统，包含用户管理、商品管理、订单管理等核心功能。

步骤1：创建电商数据库

// 创建并切换到电商数据库
use ecommerce

// 验证当前数据库
db.getName()
// 输出：ecommerce

// 此时数据库为空，不会出现在show dbs中
show dbs  // ecommerce不会显示

步骤2：创建用户管理模块

// 创建用户集合并插入示例数据
db.users.insertOne({
    username: "alice",
    email: "alice@example.com",
    password: "encrypted_password",
    role: "customer",
    profile: {
        firstName: "Alice",
        lastName: "Smith",
        phone: "+1234567890"
    },
    addresses: [
        {
            type: "home",
            street: "123 Main St",
            city: "New York",
            zipCode: "10001"
        }
    ],
    created: new Date(),
    lastLogin: new Date(),
    status: "active"
})

// 批量插入更多用户数据
db.users.insertMany([
    {
        username: "bob",
        email: "bob@example.com",
        role: "admin",
        created: new Date()
    },
    {
        username: "charlie",
        email: "charlie@example.com",
        role: "vendor",
        created: new Date()
    }
])

步骤3：创建商品管理模块

// 创建商品集合并插入数据
db.products.insertOne({
    name: "MacBook Pro 16英寸",
    category: "electronics",
    subcategory: "laptops",
    brand: "Apple",
    price: 2399.99,
    currency: "USD",
    stock: 25,
    sku: "MBP16-2023",
    attributes: {
        processor: "M2 Pro",
        memory: "16GB",
        storage: "1TB SSD",
        display: "16.2英寸 Liquid Retina XDR"
    },
    images: [
        "image1.jpg",
        "image2.jpg"
    ],
    tags: ["apple", "macbook", "laptop", "pro"],
    created: new Date(),
    updated: new Date(),
    status: "active"
})

// 插入更多商品
db.products.insertMany([
    {
        name: "iPhone 15 Pro",
        category: "electronics",
        price: 999.99,
        stock: 100,
        created: new Date()
    },
    {
        name: "AirPods Pro",
        category: "electronics",
        price: 249.99,
        stock: 50,
        created: new Date()
    }
])

步骤4：创建订单管理模块

// 创建订单集合
db.orders.insertOne({
    orderNumber: "ORD-20240101-001",
    customerId: ObjectId("507f1f77bcf86cd799439011"), // 引用用户ID
    items: [
        {
            productId: ObjectId("507f1f77bcf86cd799439012"),
            name: "MacBook Pro 16英寸",
            quantity: 1,
            price: 2399.99
        },
        {
            productId: ObjectId("507f1f77bcf86cd799439013"),
            name: "AirPods Pro",
            quantity: 1,
            price: 249.99
        }
    ],
    totalAmount: 2649.98,
    currency: "USD",
    shippingAddress: {
        street: "123 Main St",
        city: "New York",
        zipCode: "10001"
    },
    status: "processing",
    created: new Date(),
    updated: new Date()
})

步骤5：数据库状态监控

// 查看数据库统计信息（现在ecommerce会显示）
show dbs

// 查看数据库详细统计
db.stats(1024)  // 以KB为单位

// 查看所有集合
show collections

// 查看集合详细信息
db.getCollectionInfos()

// 查看各集合文档数量
db.getCollectionNames().forEach(function(colName) {
    var count = db[colName].countDocuments();
    print(colName + "集合文档数量: " + count);
});

步骤6：数据库备份准备

// 查看数据库大小，为备份做准备
var stats = db.stats(1024 * 1024);  // MB单位
print("数据库大小: " + stats.dataSize + " MB");
print("需要备份的集合数量: " + stats.collections);

// 生成备份命令建议
print("建议备份命令:");
print("mongodump --db ecommerce --out /backup/ecommerce_$(date +%Y%m%d)");