MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库系统，它使用JSON-like的文档结构存储数据。其灵活性、高性能和高可用性使其成为处理高并发、大数据量场景的理想选择，如在线游戏、电子商务、日志分析等。其选择与优势包括：

• 灵活性：支持丰富的文档类型，如数组、嵌套文档，这使得数据模型更易于调整和扩展。
• 性能：存储和查询性能通常优于传统关系型数据库，特别是在处理非结构化或半结构化数据时。
• 可扩展性：通过分片集群轻松水平扩展以支持更大数据集和高并发。
• 高可用性：支持复制集和分片，提供高可用性和容错性，确保数据持久性和一致性。

MongoDB的使用场景实例

• 日志存储：高效收集和快速搜索分析系统日志数据。
• 实时数据分析：实时处理用户行为数据，构建实时推荐系统。
• 内容管理系统：存储和管理动态网站或应用的动态内容。

下载和安装MongoDB

访问MongoDB官网获取最新版本：wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-ubuntu1804-5.0.3.tgz

解压安装：tar -xzf mongodb-linux-x86_64-ubuntu1804-5.0.3.tgz

设置环境变量：export PATH=/usr/local/mongodb/bin:$PATH

启动服务：mongod

使用MongoDB客户端进行基础操作

安装MongoDB shell或使用其他客户端如MongoDB Compass进行操作。

访问MongoDB shell：mongo

执行基本操作：

db.test.insert({name: "John", age: 30})
db.test.find()

文档概念和结构

MongoDB中的所有数据以文档形式存储，每个文档包含键值对，类似JSON对象。

{
    "name": "John",
    "age": 30,
    "isStudent": false
}

创建集合与插入文档

创建集合（相当于表）：db.createCollection("users")

插入文档：db.users.insert({name: "John", age: 30})

基本查询操作

查询文档：db.users.find({name: "John"})

更新文档：db.users.updateOne({name: "John"}, {$set: {age: 31}})

删除文档：db.users.deleteOne({name: "John"})

插入、更新、删除文档

插入文档：db.users.insert({name: "Jane", age: 25})

更新文档：db.users.updateOne({name: "Jane"}, {$set: {age: 26}})

删除文档：db.users.deleteOne({name: "Jane"})

备份与恢复

使用mongodump和mongorestore备份和恢复数据：

mongodump -h localhost -d mydb -c users -o backup
mongorestore -h localhost -d mydb -c users backup

聚合查询

使用聚合框架进行操作：

db.users.aggregate([
    {
        $match: {age: {$gt: 20}}
    },
    {
        $group: {
            _id: "$age",
            count: {$sum: 1}
        }
    }
])

索引类型与创建

• 单一字段索引：db.users.createIndex({age: 1})
• 复合索引：db.users.createIndex({name: 1, age: 1})

索引对性能影响

正确选择索引可以显著提高查询效率，特别是在大数据集上。

性能优化策略示例

创建索引后，可通过db.collectionName.indexes()查看索引列表。

使用explain()命令检查查询计划：

db.users.find({age: {$gt: 20}}).explain()

设计数据库架构

假设电商网站的数据库设计如下：

• users：存储用户信息
• products：存储商品信息
• orders：存储订单信息

实现基本功能

创建集合和文档插入：

db.createCollection("users")
db.users.insert({name: "John", email: "john@example.com"})

db.createCollection("products")
db.products.insert({name: "Apple", price: 1.99})

db.createCollection("orders")
db.orders.insert({user: "John", productId: "apple", quantity: 2})

执行操作：

db.orders.find({user: "John"})

db.orders.updateOne({user: "John"}, {$inc: {quantity: 1}})

db.orders.deleteOne({user: "John"})

部署到实际环境

部署应用到服务器中，确保MongoDB服务在生产环境稳定运行。采用负载均衡、监控和备份策略，确保应用高可用性和数据安全。在生产环境中使用MongoDB复制集或分片集群，保障数据持久性和性能。

通过以上步骤，从基础开始搭建和使用MongoDB，构建和优化数据库应用，并理解如何在实际场景中应用MongoDB特性。