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玄貓（BlackCat）

MongoDB基礎概念與安裝

本文介紹 NoSQL 資料函式庫 MongoDB 的核心概念、基本術語，以及在 Windows 和 Linux（Ubuntu）系統上的安裝步驟和設定方式。涵蓋 MongoDB Community Edition 和 Enterprise Advanced Edition

資料函式庫 Linux
MongoDB NoSQL 安裝 Ubuntu Windows 資料函式倉管理

MongoDB 作為一種檔案導向的 NoSQL 資料函式庫，以其彈性的 Schema 設計和豐富的查詢語言受到廣泛應用。不同於傳統關聯式資料函式庫，MongoDB 使用集合和檔案來組織資料，更適合處理非結構化或半結構化資料。理解 MongoDB 的核心概念和基本術語，例如集合、檔案和資料函式庫，對於有效運用 MongoDB 至關重要。此外，選擇合適的 MongoDB 版本，例如 Community Edition 或 Enterprise Advanced Edition，也需要根據專案需求和預算進行評估。本文將引導讀者完成在 Windows 和 Linux（Ubuntu）系統上安裝和設定 MongoDB 的完整流程，並提供安裝後的檢查和連線測試方法，確保 MongoDB 能夠正常運作。

MongoDB基礎與NoSQL概念解析

MongoDB是一種NoSQL資料函式庫，其檔案（documents）類別似於JSON物件，可以包含陣列、其他檔案或檔案陣列。這些檔案被儲存在集合（collections）中，相當於關聯式資料函式庫中的表格。

MongoDB的特點

  • 檔案導向：MongoDB的檔案可以包含多樣化的資料結構，如陣列和巢狀檔案。
  • 豐富的查詢語言：支援CRUD（建立、讀取、更新、刪除）操作，以及資料聚合、搜尋和地理空間查詢。
  • 多儲存引擎支援：如WiredTiger儲存引擎和記憶體儲存引擎，並提供可插拔的儲存引擎API供第三方開發。

MongoDB基本術語

  • MongoDB資料函式庫：單一MongoDB伺服器包含多個資料函式庫，每個資料函式庫是集合的實體容器。
  • MongoDB集合：類別似於SQL資料函式庫的表格，存在於單一資料函式庫內，包含一組MongoDB檔案。
  • MongoDB檔案：集合中的例項，由鍵值對組成，具有動態結構，不需要在同一集合中的檔案具有相同的欄位和結構。

與SQL資料函式庫術語的比較

SQL術語/概念MongoDB術語/概念
資料函式庫資料函式庫
表格集合
列欄位
索引索引
表格連線嵌入式檔案
主鍵主鍵（預設為_id欄位）

MongoDB在Windows上的安裝設定

本章節將介紹在Windows機器上安裝和設定MongoDB的步驟，包括安裝後的檢查和MongoDB版本的概覽。

MongoDB版本概覽

MongoDB提供兩個版本：

  • Community Edition：開源且免費。
  • Enterprise Advanced Edition：付費版本，提供更多進階功能。

MongoDB Community Edition授權

  • 2018年10月16日後發布的版本採用伺服器端公共授權（Server Side Public License）。
  • 之前版本採用GNU AGPL v3.0授權。

MongoDB Enterprise Advanced Edition特點

  • 提供主動支援、更好的管理和安全性功能，如角色型存取控制（Role-Based Access Controls）和客戶端欄位級加密（Client-Side Field Level Encryption）。
  • 支援Kubernetes整合和記憶體儲存引擎，提供更好的效能和安全性。

安裝和設定MongoDB於Windows

  1. 下載MongoDB：從官方網站下載適合Windows的MongoDB版本。
  2. 安裝MongoDB：執行下載的安裝檔案，並按照提示完成安裝。
  3. 檢查安裝：驗證MongoDB是否正確安裝在Windows系統上。
  4. 連線至MongoDB：學習如何連線至MongoDB，並進行安裝後的驗證檢查。

透過本章節，您將瞭解不同版本的MongoDB，並學會如何在Windows機器上安裝和設定MongoDB，以及如何驗證安裝是否正確。

MongoDB Community Edition 與 Enterprise Advanced Edition 功能比較

MongoDB 提供兩種主要版本：Community Edition 和 Enterprise Advanced Edition。兩者之間的主要差異在於支援的功能和安全性。以下比較這兩個版本的主要功能差異。

驗證與授權功能

  • LDAP 驗證：僅 Enterprise Advanced Edition 支援。
  • LDAP 授權：僅 Enterprise Advanced Edition 支援。
  • Kerberos：僅 Enterprise Advanced Edition 支援。
  • X509 驗證：兩者皆支援。

儲存引擎

  • WiredTiger 引擎：兩者皆支援。
  • WiredTiger 加密：僅 Enterprise Advanced Edition 支援。
  • In-Memory 引擎：僅 Enterprise Advanced Edition 支援。

主要功能比較

功能MongoDB Community EditionMongoDB Enterprise Advanced Edition
多檔案 ACID 交易支援支援
分片區域支援支援
更快的初始同步支援支援
自動平衡支援支援
可調一致性支援支援
x64 和 ARM 支援支援支援
檢視支援支援
mongoreplay 工具支援支援
校對支援支援
十進位制型別支援支援

在 Windows 上安裝 MongoDB Community Edition

以下是在 Windows 上安裝 MongoDB Community Edition 的步驟。

下載 MongoDB Community Edition

  1. 開啟 MongoDB 官方網站（https://www.mongodb.com/）。
  2. 點選頂部導覽列的「Software」連結，然後選擇「Community Server」。
  3. 在下載頁面中，選擇適合的版本進行下載。

安裝 MongoDB Community Edition

  1. 開啟下載的 MSI 安裝檔案。
  2. 安裝精靈將引導您完成安裝過程。
  3. 同意授權協定後，選擇「Complete」安裝型別以使用預設設定進行安裝。
  4. 安裝完成後，您將看到一些與 MongoDB 服務相關的選項。

重點解析

MongoDB Community Edition 和 Enterprise Advanced Edition 之間的主要差異在於安全性和某些進階功能。Community Edition 提供基本的資料函式庫功能，而 Enterprise Advanced Edition 提供額外的安全功能，如 LDAP 和 Kerberos 驗證，以及進階的儲存引擎選項。

為何選擇 Enterprise Advanced Edition？

如果您的應用程式需要高階別的安全性和進階功能，如 LDAP 和 Kerberos 驗證，或是需要使用 In-Memory 儲存引擎，那麼 Enterprise Advanced Edition 是更好的選擇。

為何選擇 Community Edition？

對於大多數開發和測試環境，Community Edition 提供足夠的功能和效能，且免費使用。

在 Windows 上安裝 MongoDB 的完整

步驟 1：下載並啟動 MongoDB 安裝程式

首先，您需要從 MongoDB 官方網站下載適用於 Windows 的 MongoDB Community Server。下載完成後，執行 .msi 安裝檔案以啟動安裝精靈。

步驟 2：遵循 MongoDB 安裝精靈的指示

  1. 選擇安裝型別：在安裝過程中，您將看到多個選項。選擇「Complete」安裝以安裝所有元件。

  2. 資料和日誌目錄路徑：您可以更改資料和日誌檔案的儲存位置。在我們的範例中，我們將保留預設設定。

  3. 服務組態設定：在接下來的畫面中，您將看到與 MongoDB Compass 安裝相關的選項。為了本章的教學目的，我們將取消勾選此選項，因為我們將在後續章節中介紹 MongoDB Compass。

  4. 開始安裝：點選「Install」按鈕以開始安裝。安裝程式將複製檔案並在您的 Windows 機器上組態 MongoDB。

  5. 完成安裝：安裝完成後，您將看到「Finish」按鈕。點選此按鈕以完成安裝程式。

  6. 重新啟動系統：在某些情況下，安裝程式可能會提示您重新啟動電腦以完成安裝。對於 Windows 10 和 MongoDB 4.4，您可能不會收到此提示。

步驟 3：安裝後檢查

為了驗證 MongoDB 是否已正確安裝，請遵循以下步驟：

  1. 開啟 Windows 控制台並導航至「程式」。

  2. 點選「程式和功能」以檢視已安裝程式的清單。如果 MongoDB 已成功安裝，您應該能夠在此清單中看到它。

步驟 4：連線到 MongoDB

  1. 開啟命令視窗並導航至 MongoDB 的 bin 目錄，通常位於 C:\Program Files\MongoDB\Server\4.4\bin。

  2. 輸入 mongo 命令並按下 Enter 鍵以開啟 Mongo Shell。

  3. 在 Mongo Shell 中，您可以執行各種 MongoDB 命令，如 show databases 以檢視現有的資料函式庫。

  4. 輸入 exit 命令並按下 Enter 鍵以離開 Mongo Shell。

連線 MongoDB 的程式碼範例

# 導航至 MongoDB 的 bin 目錄
cd C:\Program Files\MongoDB\Server\4.4\bin

# 開啟 Mongo Shell
mongo

# 檢視現有的資料函式庫
show databases

# 離開 Mongo Shell
exit

內容解密：

  1. cd C:\Program Files\MongoDB\Server\4.4\bin：這行命令用於導航至 MongoDB 的 bin 目錄。這是必要的，因為 mongo 命令位於此目錄中。

  2. mongo：此命令用於啟動 Mongo Shell，使您能夠與 MongoDB 資料函式庫互動。

  3. show databases：此命令用於顯示目前 MongoDB 例項中的所有資料函式庫。

  4. exit：輸入此命令以離開 Mongo Shell，傳回到命令列介面。

問題與討論

  1. 什麼是 MSI 檔案？

    • MSI 檔案是 Windows Installer 的檔案格式，用於安裝和組態軟體應用程式。

  2. 您應該從哪個來源下載 MongoDB 安裝檔案？

    • 您應該從 MongoDB Inc. 的官方網站下載 MongoDB 安裝檔案。

  3. MongoDB 伺服器有哪些版本？

    • MongoDB 提供 Community Server 和 Enterprise Server 兩個主要版本。

  4. 如何登入到 MongoDB Shell？請說明過程。

    • 首先，開啟命令視窗並導航至 MongoDB 的 bin 目錄。然後，輸入 mongo 命令並按下 Enter 鍵即可開啟 Mongo Shell。

  5. 在本章中，您學習了哪些 MongoDB Shell 命令？

    • 您學習了 show databases 命令用於顯示現有的資料函式庫，以及 exit 命令用於離開 Mongo Shell。

在Linux（Ubuntu）上安裝和設定MongoDB

本章節將介紹如何在Linux（本範例使用Ubuntu，一種廣泛使用的Linux版本）上安裝和設定MongoDB。同時，本章節也會涵蓋MongoDB在Linux上的安裝後檢查。因此，在本章節中，您將學習如何為Linux下載MongoDB，以及如何在您的Linux機器上正確安裝它。本章節將透過逐步的方法並附上截圖來說明，以便您輕鬆理解在Linux機器上安裝和設定MongoDB的過程。同時，本章節也會介紹安裝後步驟，以方便您驗證MongoDB是否已正確安裝在您的Linux系統上。

本章節內容結構

在本章節中，我們將討論以下主題：

  • 在Linux作業系統（Ubuntu）上設定MongoDB
  • 檢查Linux作業系統上的安裝狀態
  • 在Linux作業系統上連線MongoDB

學習目標

在本章節學習完成後，您應該能夠瞭解在Linux作業系統上安裝MongoDB的步驟，以及如何檢查MongoDB是否已正確安裝在您的Linux作業系統上。稍後在本章節中，您將學習如何連線MongoDB，以進行安裝後的驗證和檢查。

在Linux上設定MongoDB

讓我們來探索如何在執行Linux OS（Ubuntu）的機器上下載、安裝和設定MongoDB Community Edition。

在Linux作業系統上安裝MongoDB Community Edition

我們將示範如何在Linux作業系統（Ubuntu）上安裝MongoDB Community Edition（版本4.2）。我們將使用預設的安裝方法來在執行Linux作業系統的機器上安裝MongoDB Community Edition。

這裡，我們將介紹在x86_64架構上的64位元Ubuntu版本上的MongoDB Community Edition（版本4.2）。這包括以下版本的Linux作業系統（Ubuntu）：

  • 18.04 LTS（“Bionic”）
  • 16.04 LTS（“Xenial”） 只有這些平台的64位元版本才受MongoDB支援。在我們的範例中，我們將使用Ubuntu 18.04來安裝和設定MongoDB。要檢查您的Linux作業系統（Ubuntu）版本，請開啟您的系統設定，方法是在Ubuntu OS的左上角點選設定按鈕（這可能根據不同的Linux版本而有所不同），如下面的截圖所示：

或者，您也可以使用命令列終端機上的以下命令。步驟如下：

  1. 使用鍵盤快捷鍵[CTRL] + [ALT] + [T]開啟終端機
  2. 輸入命令 - lsb_release -a並按下Enter
  3. 終端機將顯示Ubuntu版本。

安裝步驟

方法一（瀏覽器方法）

步驟1 – 下載MongoDB Community Edition

  1. 在您喜歡的瀏覽器中開啟MongoDB Inc.的官方網站 – https://www.mongodb.com/，如下面的截圖所示：
  2. 點選網站右上角的綠色「Try Free」按鈕，如下面的截圖所示：
  3. 這將開啟MongoDB下載中心頁面，您將在頁面的頂部看到3個主要標籤。點選「Server」標籤連結，如下面的截圖所示：
  4. 這將開啟一個MongoDB伺服器下載畫面。此畫面將自動偵測您的OS型別。如果沒有自動偵測到正確的版本，您可以手動更改OS型別，如下面的截圖所示：
  5. 現在，點選「Download」按鈕，MongoDB下載將自動開始，如下面的截圖所示：

下載完成後，我們可以繼續進行步驟2中提到的安裝過程。

步驟2 – 在您的Linux機器上安裝MongoDB Community Edition 在本步驟中，我們將介紹如何使用瀏覽器為基礎的方法來安裝MongoDB。

  1. 當下載100%完成後，將開啟一個新的畫面，您將在其中找到安裝MongoDB伺服器的選項，如下面的截圖所示：
  2. 您也可以在安裝畫面中看到MongoDB套件的詳細資訊、版本和授權，如下面的截圖所示：
  3. 當您點選「Install」後，將出現一個提示視窗，如下面的截圖所示，要求您輸入密碼，因為它需要root許可權才能在Linux機器（本例中為Ubuntu）上安裝：
  4. 因此，您需要輸入密碼，並點選「Authenticate」按鈕，如下面的截圖所示：
  5. 當您輸入密碼後，MongoDB在Linux（Ubuntu）上的安裝將開始，畫面將顯示進度條，如下面的截圖所示：
  6. 當安裝完成後，您將看到一個畫面，如下面的截圖所示，其中有一個「Remove」按鈕，如果您想要從您的Linux機器（本例中為Ubuntu）移除MongoDB。
  7. 為了驗證MongoDB是否已安裝在您的Linux（Ubuntu）機器上，您可以點選Ubuntu軟體並瀏覽，然後檢查已安裝軟體的列表，如下面的截圖所示：

內容解密：

上述步驟詳細介紹了在Ubuntu Linux作業系統上下載和安裝MongoDB Community Edition的過程。首先，我們需要從MongoDB官方網站下載適合的安裝套件。接著，透過Ubuntu的軟體安裝程式進行安裝，並在過程中輸入管理員密碼以完成安裝。最後，我們驗證了MongoDB是否已正確安裝在系統上。這些步驟對於需要在Linux環境下佈署MongoDB的開發人員或管理員來說至關重要。

在Linux（Ubuntu）上安裝MongoDB的詳細步驟

方法二：使用Shell命令安裝MongoDB

有時候，使用根據瀏覽器的方法安裝MongoDB可能會遇到一些問題。某些Linux機器在執行MongoDB之前需要安裝額外的軟體或函式庫，例如MongoDB客戶端。以下是一個例子：

當我們嘗試從Shell執行mongo命令時，它會顯示找不到該命令，我們需要安裝額外的軟體或函式庫，如mongo-clients，才能在Linux作業系統上執行MongoDB。

在Linux（Ubuntu）上安裝MongoDB客戶端（mongo-clients）的步驟

MongoDB客戶端函式庫（mongo-clients）用於連線到MongoDB伺服器。以下步驟將展示如何在Linux機器上安裝這些客戶端。

  1. 在Linux Shell中輸入以下命令：

    sudo apt install mongodb-clients

    這將提示您輸入密碼以繼續，如下圖所示：

  2. 輸入密碼並按下Enter鍵後，它將開始下載並安裝MongoDB客戶端。在某些情況下，它會再次提示您按下Y鍵並按下Enter鍵以確認安裝，如下圖所示：

  3. 您可以看到MongoDB客戶端的安裝進度，如下圖所示：

  4. 一旦MongoDB客戶端的安裝完成，它將再次顯示命令提示符，如下圖所示：

使用Shell命令在Linux（Ubuntu）上安裝MongoDB的步驟

在某些情況下，即使您已經使用根據瀏覽器的方法安裝了MongoDB，您仍然可能無法啟動MongoDB服務。如果您無法啟動MongoDB服務，請嘗試使用Shell命令。以下是使用Shell方法安裝MongoDB的逐步：

  1. 在Linux Shell中輸入以下命令：

    wget -qO - https://www.mongodb.org/static/pgp/server-4.3.asc | sudo apt-key add -

    這將匯入套件管理系統使用的公開金鑰（Public GPG Key）。注意，此命令將傳回一個OK訊息，如下圖所示：

    內容解密：

    • wget是一個用於從網路上下載檔案的工具。
    • -qO -選項告訴wget靜默下載並將輸出直接傳送到後續的命令。
    • https://www.mongodb.org/static/pgp/server-4.3.asc是MongoDB公開金鑰的URL，用於驗證下載的套件。
    • sudo apt-key add -將下載的公開金鑰新增到系統的金鑰列表中，以驗證MongoDB套件的真實性。

  2. 建立一個MongoDB的列表檔案，使用以下命令：

    echo "deb [arch=amd64,arm64] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu bionic/mongodb-org/4.2 multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-4.3.list

    內容解密：

    • echo命令輸出指定的字串。
    • deb [arch=amd64,arm64] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu bionic/mongodb-org/4.2 multiverse是MongoDB套件函式庫的來源。
    • sudo tee命令將輸出寫入指定的檔案，同時在終端顯示輸出。

  3. 使用以下命令重新載入本地套件資料函式庫：

    sudo apt-get update

    內容解密：

    • sudo apt-get update命令更新本地套件索引，使其包含新增的MongoDB套件來源。

  4. 使用以下命令安裝MongoDB套件：

    sudo apt-get install -y mongodb-org

    內容解密：

    • sudo apt-get install -y mongodb-org命令安裝MongoDB套件，-y選項自動確認安裝。

  5. 安裝完成後，您將傳回到命令提示符。

步驟3：在Linux（Ubuntu）上啟動MongoDB

為了確保MongoDB已正確安裝在您的Linux（Ubuntu）機器上，請按照以下步驟操作：

  1. 使用以下命令啟動MongoDB服務：

    sudo systemctl start mongod

    內容解密：

    • sudo systemctl start mongod命令啟動MongoDB服務。

  2. 檢查MongoDB服務是否已啟動：

    sudo systemctl status mongod

    如果服務已正確啟動，它將顯示MongoDB服務的狀態。

步驟4：在Linux（Ubuntu）上連線到MongoDB

現在，讓我們嘗試使用Shell命令從您的Linux（Ubuntu）機器連線到MongoDB命令列。按照以下步驟操作：