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2 Mongodb CRUD 操作
mongodb提供了创建，读取，修改，删除简称CRUD
2.1 Mongodb CRUD简介
mongodb存储的文档是和json格式类似的，但是mongodb存储的是BSON也就是，以2进制方式保存JSON格式数据。在mongodb中文档相当于记录，而存文档的Collection相当于表。
2.1.1数据库操作
查询
Mongodb可以对一个collection通过条件来过滤文档，并且可以用projection选择输出
数据修改
创建，更新，删除数据，只能修改单个collection（不包含嵌入方式）
2.1.2 相关特性
索引
Mongodb可以顺序的表示，也可以强制唯一性保存，mongodb中索引也是用b树保存，
读偏好
读偏好主要是用在复制集群中，从哪个实例中读取。
写注意（write concern）
不同的写注意保证了不同的数据写入要求，级别越低写入越快，但是写入安全性越低
2.2 Mongodb CRUD概述
读操作：游标，查询优化，分布式查询
写操作：写注意，分布式写操作
2.2.1读操作
查询接口
Mongodb通过提供的接口db.collection.find()方法来查询数据，会返回一个游标
查询行为
1.所有的查询只能针对一个collection
2.可以通过limits，skips，sort来影响查询结果
3.用sort()来范围查询的顺序
4.update修改数据和select的条件语法一样
5.在aggregation（聚合）管道中，$match管道提供了对mongodb的访问
Projection
Projection用来限制输出那些字段，_id是默认输出的。
Projection行为
1._id会默认出现，除非显示设置
2.对于包含array的字段，提供了$elemMatch,$slice,$等操作符
3.对于聚合，使用$Project来处理
相关概念
游标
mongodb查询db.collection.find()返回一个游标，若没有分配给一个变量直接运行20次
游标行为对于游标默认不活动时间超过10分钟就会被销毁，当然可以指定noTimeout标记，来先限制等待。
游标隔离级别游标在有效期内是不隔离的，若有写入操作就会影响，可以使用快照模式来处理
游标Batch数据从mongodb到客户端是以batch的方式，batch的大小最大不超过最大BSON文档的大小，对于很多查询而言，第一个batch返回101个文档，或者1MB的大小，之后是4MB。
对于包含sort的查询但是没有索引，mongodb会导入到内存然后排序，会在第一个batch的时候返回所有的结果。用cursor.hasnext()和cursor.next()的组合来看有没有下一个batct，获取下一个batch
游标信息通过命令cursorInfo来获取游标的信息：1.打开的游标总数，2.当前使用的客户端游标大小，3.从服务重启来，超时的游标数。
优化查询
索引和其他数据库中的一样，减少了没必要数据的查询。
创建索引来支持查询使用db.collection.ensureIndex()来创建索引
索引的选择度某些查询操作时选择度很差，比如$nin,$ne，高选择度的才可以更好的使用索引，$regex 也是没有办法使用索引的。
覆盖查询覆盖查询的条件：1.所有的字段都是索引的一部分，2.所有返回的字段也在索引中
查询计划
Mongodb优化器处理查询，并根据索引选择一个最有效的索引，当collection的数据量被改变优化器会偶尔重建计划，可以使用explain()来查看执行计划。
查询优化
优化器创建计划的过程：1.通过不同的索引，并发的执行查询，2.记录负荷的结果到buffer中，3.当非排序的查询计划全部返回，或者顺序的执行计划全部返回，或者顺序的执行计划返回了超过了一个指标，那么会停止其他执行的计划并选择这个计划
计划重建
当发生以下事件，计划会被重建：1.超过1000个写入，2.重建索引，3.添加或者删除索引，4.服务进程重启
分布式查询
从Sharded集群中读，Sharded允许数据分区，并对应用程序透明，查询会通过路由到达相关的实例中，通过shard key若没有shard key，查询会分发到索引的shard实例中取执行。
从复制集群中读，在复制集群中使用读偏好，来决定从哪个实例中读取数据，读偏好设置有一下几个好处：1.减少延迟，2.提供读的带宽，3.备份作用，4.容灾切换。同时也要注意，主库和分库之间的延迟，分库不能代表当前主库的数据状态。
2.2.2写操作
和读一样写操作只能用在一个collection上。
创建
通过接口，db.collection.insert()在collection上创建一个文档，若update接口在有upset的标记下，也可以实现创建文档的功能。
插入的行为
如果你插入时，没有指定_id那么mongodb会分配一个，若指定了_id需要保持在collection中是唯一的。
更新
通过接口，db.collection.update()来实现更新操作，也可以用save
更新行为
update默认只对一行进行更新，若要对多行进行更新要使用multi选项，通没有指定类似set的参数，就会把所有影响的文档替换，当更新是，文档的大小超过了原先分配的大小，那么会重新分配空间，然后把文档放入，这样会导致，文档内的字段重排。
删除
删除通过接口，db.collection.delete()实现。
删除的行为
默认使用delete不太条件，会把所以的文档全部删除
写操作的隔离性
修改一个文档，可以支持原子性，但是对多个文档的修改就不支持原子性，尽管如此单还是可以使用隔离操作（isolaation_operator）。也可以通过人工方式实现2阶段提交，来保证隔离性。
相关概念
主要介绍一下内容，写注意（write concern），分布式写操作，写选项性能，大批量插入到mongodb，行留白。
写注意(write concern)
弱写注意，可能会导致一些错误，因为不需要等服务端返回写入成功，强写注意，client可以等待写入完成。db.runCommand( { getLastError: 1, w: 2 } )来配置。
写注意级别：忽略错误（Error Ingored），最低级的级别，mongodb不会通知写入操作完成，包含 发生错误，性能最佳，但是会影响写入数据的一致性和持久性，w:-1
不通知：mongodb不会通知写入成功或者失败，但是当发生错误是，还是会尽力接受和处理错误，可以发现由系统网络配置导致的网络错误。w:0
通知：可以取回一个写入操作信息，这个级别，允许客户端抓取网络，重复key等错误，w:1。mongodb默认使用这个级别，写注意默认使用无参数的getLastError，对于复制集群可以在getLastErrorDefaults中定义默认的写注意，若没有定义默认使用getLastError取通知.
日志：使用这个级别，只有在提交，写入日志后，服务才会通知写入操作，这样可以保证服务崩溃后数据库的恢复。使用这个操作要指定w:1,j:true
复制通知：使用这个级别可以保证，写操作写入到了复制集群，w:>1,在复制集群下，只要再设置j:true，主库就可以用日志写注意级别。
分布式写
在sharded集群中写：可以根据shard key来对分区插入数据，可以提高写入性能，若没有key，会被广播到所有的shard，若数据库只插入到一个key，那么可能照成单点性能问题。
在复制集中写：在复制集中写入，会被写入到primary上，然后记录在oplog或者log中，然后根据oplog分发到分库中，对于密集的写入操作会导致分库和主库之间严重的延迟，虽然可以通过写注意保证一致性，但是会造成写入性能问题
写操作性能
索引：和其他数据库一样，写操作会修改索引，会带来一些性能消耗。
文档增长：update 操作文档的空间时，会分配一个新空间，然后把文档复制进去，这样会加大update的时间，in-place比文档增长来的有效。
存储性能
硬件：很多元素和存储系统有关，影响着服务的性能，如，随机读写性能，磁盘cache，预读，RAID级别。
日志：mongodb使用顺序写方式来记录日志，日志提供了一致性和crash弹性，考虑一下方面来增加日志性能：1.使用独立的设备，2.若写注意级别为日志，mongodb通过减少提交间隔来减少写负荷，3.通过手动配置journalCommitInterval来减少提交间隔。
大数据量写入
使用insert方法：insert方法通过传入一个数组来执行大数据量写入。通过写注意的设置大数据量写入，可以显著的提高性能。并且通过ContinueOnError选项可以让批量插入有错误下还能完成。
在Shard集群中：ContinueOnError只在非分片中有效，这类大批量写入，对sharded集群来说会降低性能若要写入考虑一下方案：
预分配splits:大批量导入中，若collection是空的，那么只有一个spilt，当插入时 重新分配split导致性能问题所以要预先split
避免单调增长：可能大批量插入只针对一个sharded key，这样sharded的性能就没 有办法体现，如无法避免，可以考虑：1.二进制方式翻转shard key，2.key的前16位和 后16位互换。
行留白（Record Padding）
因为超出文档就会重新分配，为了避免这个问题，可以事先留白，减少重分配的可能性。
留白因子：可以使用db.collection.stats()查看当前的paddingFactor，留白的大小可以通过一个公式计算：padding size = (paddingfactor-1)*<document size>。留白并不能对每个文档做准确的设置，只能根据文档大小的平均数。留白的大小只能通过执行compact或者repairDatabase选项回收。
删除留白：可以通过compact，repairDatabase和初始化复制同步选项来移除，导出导入也可以。
行分配策略：为了更加有效的使用因为删除而空闲的空间，或者文档重新分配的空间，可以指定mongodb分配的行大小，大小为2的n次。