### MongoDB基础知识概览
#### MongoDB简介
MongoDB是一款开源、高性能、无模式的文档型数据库管理系统，属于NoSQL数据库的一种。它使用JSON格式的数据结构来存储数据，支持多种数据类型，具备灵活的数据模型，适用于快速开发和大规模数据处理场景。
#### MongoDB特性
- **JSON格式与数据多样性**：MongoDB采用JSON格式存储数据，支持包括字符串、数字、数组等多种数据类型，使得数据存储更加直观和方便。
- **无模式设计**：MongoDB没有固定的数据表结构，可以自由添加新字段而无需修改表结构，极大地提高了数据的灵活性。
- **灵活的聚合查询**：提供了强大的聚合框架，能够支持复杂的查询需求，如分组、排序、条件筛选等。
- **丰富的Geo操作**：内置地理空间索引功能，支持基于地理位置的查询，如查找附近的地点等。
- **稳定的高可用性**：通过副本集和分片等机制实现数据冗余和故障恢复，确保系统的稳定运行。
- **便捷的横向扩展**：支持数据分片，可以轻松地通过增加硬件资源来提高系统性能和容量。
- **与大数据平台无缝对接**：可以直接与Hadoop等大数据处理平台集成，便于进行大数据分析。
#### 命名规则
- **数据库命名**：数据库名称必须全部小写，且不能包含特殊字符如`/\."$`等。长度不超过64个字符。
- **表命名**：表名称需以小写字母或下划线开头，不能包含`$`符号或其他空白字符，如`\0`。不能以`system.`开头。
- **字段命名**：字段名不能包含空字符`\0`，不能以`$`开头，不能包含`.`。键名区分大小写，并且不能重复。
#### 表结构设计原则
- **优先考虑内嵌**：对于关联性较强的数据，建议采用内嵌方式存储，以便提高查询效率。
- **数组结构的限制**：考虑到MongoDB文档大小限制（单个文档最大16MB），当数组元素数量较多时，不宜采用内嵌方式。
- **避免复杂操作**：对于需要频繁进行排序、排重等操作的数组，应谨慎考虑其设计方式。
- **清晰界定读写比例**：根据字段的读写频率来决定是否采用内嵌方式，对于只读不写的字段，内嵌是一个很好的选择。
#### MongoDB驱动使用
- **WriteConcern**：用于指定写入操作的确认级别，例如`{w:1}`表示写入主节点后确认，`{w:"majority"}`表示写入大多数节点后确认。
- **ReadPreference**：指定读取数据的偏好，如`primary`仅从主节点读取，`secondaryPreferred`优先从从节点读取，当从节点不可用时再从主节点读取。
#### MongoDB连接池管理
- MongoDB驱动内置了一个连接池，初始化时创建100个连接。每次操作都会获取一个连接并在完成后释放。合理设置连接池大小和超时时间对提高应用性能至关重要。
#### 系统参数调优
- **RAID配置**：推荐使用RAID5或RAID10，提高数据冗余性和读写速度。
- **文件系统**：使用ext4或xfs文件系统，并关闭atime，减少磁盘I/O负担。
- **NUMA与HugePage**：关闭NUMA和HugePage设置，优化内存使用。
- **OpenFile限制**：调整最大打开文件数限制，确保MongoDB有足够的文件句柄可用。
#### server参数调优
- **CacheSize控制**：通过设置`vm.overcommit_memory=2`来控制缓存大小。
- **最大连接数**：控制最大连接数，减少线程切换带来的性能损耗。
- **索引构建选项**：关闭索引构建重试选项`indexBuildRetry:false`，提高构建效率。
#### 配置示例
以下是一个简单的`mongod.cnf`配置文件示例：
```ini
systemLog:
destination: file
path: "/var/log/mongodb/mongod.log"
logAppend: true
logRotate: "rename"
timeStampFormat: "iso8601-local"
verbosity: 0
storage:
dbPath: "/var/lib/mongodb"
directoryPerDB: true
indexBuildRetry: false
syncPeriodSecs: 60
journal:
enabled: true
commitIntervalMs: 100
engine: wiredTiger
```
以上内容涵盖了MongoDB的基础学习知识点，包括其特性、命名规则、表结构设计原则、驱动使用及系统参数调优等方面，为初学者提供了一个全面的学习指南。
