摘要：本文主要学习了数据库的定义和分类，以及MongoDB数据库的基本知识。
环境
Windows 10 企业版 LTSC 21H2
MongoDB 6.0.21
1 数据库
1.1 定义
数据库是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。
程序是在内存中运行的，一旦程序运行结束或者计算机断电，程序运行中的数据都会丢失。所以需要将一些程序运行的数据持久化到硬盘之中，以确保数据的安全性。而数据库就是数据持久化的最佳选择。
比较简单的数据库就是类似LowDB这种使用文本存储的数据库，使用比较简单，单功能也比较有限。
1.2 分类
如果按数据模型分类，可以将数据库分为关系型数据库和非关系型数据库。
1.2.1 关系型数据库
通常适用SQL（Structured Query Language）表示。
以表格的形式组织数据，表格之间通过关系相连，使用SQL语言进行数据操作。
常见的数据库有：MySQL、Oracle、SQL Server、PostgreSQL等等。
适用于需要复杂查询和事务处理的场景，比如银行系统和企业资源规划系统等等。
1.2.2 非关系型数据库
通常使用NoSQL（Not only SQL）表示。
非关系型数据库根据存储形式不同还可以进一步分类。
1.2.2.1 键值存储数据库
以键值对的形式存储数据，键是唯一的，值可以是任意类型的数据。
常见的数据库有：Redis、Riak。
适用于需要快速读写操作的场景，比如缓存系统和会话存储。
1.2.2.2 文档型数据库
以文档的形式存储数据，文档可以是JSON和XML等格式，每个文档都是独立的。
常见的数据库有：MongoDB、CouchDB。
适用于需要灵活的数据结构和快速的读写操作，比如内容管理系统和实时分析系统。
1.2.2.3 列族数据库
以列族为单位存储数据，适合存储大量稀疏数据。
常见的数据库有：HBase、Cassandra。
适用于需要处理海量数据和高写入速率的场景，如物联网数据存储、日志分析。
1.2.2.4 图数据库
以图的形式存储数据，擅长处理实体之间的关系。
常见的数据库有：Neo4j、OrientDB。
适用于需要处理复杂关系的数据，如社交网络、知识图谱。
2 简介
2.1 概述
MongoDB是一种流行的开源文档型数据库，属于NoSQL数据库的一种。它以其灵活的数据模型、高性能和可扩展性而闻名，特别适合处理大量结构化和非结构化数据的应用程序。
官网网站：
2.2 原理
MongoDB使用BSON（Binary JSON）格式存储数据，这种格式是JSON的二进制表示，具有更高的存储效率和处理速度。每个文档都可以包含不同数量和类型的字段，使得数据模型更加灵活。
在MongoDB中，数据被组织成集合（Collection）和文档（Document）。集合是文档的集合，类似于关系型数据库中的表，但不需要预先定义固定的模式。文档则是数据的基本单位，由键值对组成，类似于JSON对象。
所有存储在集合中的数据都是BSON格式，BSON是一种类似JSON的二进制形式的存储格式，是Binary JSON的简称。
2.3 特点
- 高可用性：通过复制集（Replica Set）机制，实现数据的自动备份和故障转移。复制集由多个节点组成，包括一个主节点和多个从节点，数据在这些节点之间自动同步。
- 模式自由：使用动态模式（Schema-less）架构，同一集合中的文档可拥有不同字段，开发过程中可随时调整结构，减少迁移成本。
- 高性能：利用内存映射文件加速数据访问，支持多种索引类型（如复合、全文、地理空间）。
- 水平扩展：支持分片（Sharding）技术，允许将数据集拆分成多个部分，每个部分存储在不同的服务器上，从而提高系统的处理能力和存储容量。
- 复杂查询：支持复杂的查询表达式和操作符，包括聚合（Aggregation）、文本搜索（Text Search）和地理空间查询（Geospatial Queries）等，使得数据的检索和处理更加方便。
- 事务支持：在4.0版本后支持跨文档事务，满足一致性要求较高的场景，但需权衡性能。
- 多语言驱动：支持多种编程语言的驱动，比如Ruby、Java、C#、JavaScript、C、C++、PHP、Perl和Python等，方便开发者在不同的编程环境中使用。
条