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本篇学习内容

  • 学习使用MongoDB

 首先，我们要搞明白，为什么使用数据库？
 N个传感器时时刻刻都在上传数据，我们需要把数据存到硬盘里，等需要用的时候再取出来。我们可以选择创建一个文件，不断地把数据存进去，用的时候再读取出来。假设我们写数据写进文件长成这个样子的：

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# 时间 - 设备名 - 数据名 - 数据值
[13/May/2018:06:26:31 +0800] - 深圳XX大厦XX楼ABC主板 - A传感器 - 24.5
[13/May/2018:06:28:38 +0800] - 广州XX学校XX楼EFG主板 - A传感器 - 26.5
[13/May/2018:06:30:44 +0800] - 深圳XX大厦XX楼ABC主板 - A传感器 - 24.5
[13/May/2018:06:31:56 +0800] - 广州XX学校XX楼EFG主板 - B传感器 - 24.5
# ...后面省略一百万条

 这个文件里有一百万条数据，当你想从中想显示A传感器在X日时的数据时，嗯，你就需要把这一百万条数据都读取出来，进行判断是A设备吗？那一天是X日吗？这样做的效率太差了，每次查询操作估计要卡住很长时间。当然你可以说，为了提高查询效率，可以把不同设备分别单独放一个文件呀，不同日期单独分开放一个文件呀，如此等等。
 数据库为了提高查询效率，存诸数据时会按预先设定的规则存放，查询时会十分高效。（上面讨论的那种直接写入文件，写入速度比写入数据库要快，所需空间更少，所以一般会用来写日志，记录操作历史与故障报告等等。）

安装MongoDB

 MongoDB官网去下载，注意使用社区版本(community)的稳定版本即可。（不要选企业版，要收钱的。社区版本就是免费的。）本项目使用的是V4版本的。windows的安装在demo2跑起来演示过了，在linux安装也在部署到云服务器 演示过了，就不再演示。
mongodb-windows安装
 4.0以上版本的windows版本MongoDB会自动注册为windows服务，大家可自行启用或关闭服务。（注册为windows服务就意味着可以开机自动启动，可在任务管理栏里的服务查到。）
windows服务列表

 linux安装一般直接使用命令行安装，具体看官方文档。
mongodb-linux安装官方文档

使用可视化界面客户端连接MongoDB

 可视化界面客户端有官方的MongoDBCompass。由于数据库安装在本地，所以直接点连接即可，它会默认连接本地的数据库。

使用命令行操作MongoDB

 语法直接是JavaScript，这里简单演示一下如何使用命令来看数据，更多操作命令请看MongoDB 教程 | 菜鸟教程或其它教程。

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#进入mongo
mongo

# 显示数据库列表
show dbs

# 进入数据库demo2
use demo2

#显示集合
show tables

#显示文档数据
db['equipment-data'].find()

在Nodejs上操作MongoDB

 我们使用node-mongodb-native模块来操作数据库。具体API可以看它的文档，这里就不单独演示基础操作，基本语法与命令行操作差不多。
 在demo2\myapp\bin\mongodb.js里写了如何连接数据库，连接到哪个表等等：与SQL数据库不同，SQL数据库是需要先建立库、表结构才能使用。而在MongoDb，因为没有固定的表结构，所以只要插入数据，就会自动创建对应的库名、文档。

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const MongoClient = require('mongodb').MongoClient;

// Connection URL
const url = 'mongodb://localhost:27017';
// Database Name
const dbName = 'demo2';

let mongodb ={
  dbClient:null,
  db:null,
  insert:null,
  find:null
}


// 插入数据
// data是一个对象
mongodb.insert = function(data,callback) {
  if(mongodb.dbClient && mongodb.dbClient.isConnected()){
    // Get the documents collection
    const collection = mongodb.db.collection('equipment-data');
      // Insert some documents

    //添加插入时间
    data.createdAt= new Date()
    collection.insertOne(data, function(err, result) {
      if(err){
        callback(err)
      }
      callback(null,result);
    });

  }
  else{
    callback('mongodb is not connected!')
  }
}

// 查找数据
const findOptions={
  limit:10,//返回最多10条数据
  sort:{createdAt:-1}//返回最晚生成的数据
}
mongodb.find=function (data,callback) {
  if(mongodb.dbClient && mongodb.dbClient.isConnected()){
    // Get the documents collection
    const collection = mongodb.db.collection('equipment-data');

    collection.find(data,findOptions).toArray(function(err, docs) {
      if(err){
        callback(err)
      }
      callback(null,docs);
    });
  }
  else{
    callback('mongodb is not connected!')
  }
  
}

// 连接mongodb
MongoClient.connect(url,{useNewUrlParser:true}, function(err, client) {
  if(err){
    return console.log('mongodb err:',err)
  }
  console.log("mongodb client connected successfully to server.");

  // 连接mongodb中的数据库
  mongodb.dbClient = client
  mongodb.db = client.db(dbName);

  let collection = mongodb.db.collection('equipment-data');
  // 检查有无创建TTL（time to live） 索引，用于删除过期的数据。
  collection.indexExists("createdAt_1",(err,result)=>{
    if(err){
      return console.log(err)
    }
    else if(!result){
      console.log("create index: 'createdAt':expireAfterSeconds")
      //只保留一个小时内的数据
      collection.createIndex( { "createdAt": 1 }, { expireAfterSeconds: 3600 } )
    }
  })
});


module.exports=mongodb;

 demo2\myapp\bin\tcp-server.js里写了如何保存数据到数据库：

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//保存所接收到的数据
mongodb.insert({id:socket.id,data:socket.lastValue},function (err) {
    if(err){
        console.log(socket.id,"保存数据失败：",err)
    }
})

 demo2\myapp\routes\index.js里写了如何从数据库拿历史数据：

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mongodb.find({id:req.params.id},(err,docs)=>{
  if(err){
    res.send([])
    console.log(err)
  }
  else{
    let result = []
    docs.forEach( (doc) => {
      result.push({
        time:moment(doc.createdAt).format('mm:ss'),
        value:doc.data
      })
    });
    result.reverse()
    
    res.send(result)
  }
  
})

聊聊TTL

 数据库里的数据可以设置生存时间索引（TTL：time to live），达到生存时间就会自动删除数据。在我的demo2里是设置了一个小时：

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//只保留一个小时内的数据
collection.createIndex( { "createdAt": 1 }, { expireAfterSeconds: 3600 } )

 在实际商用环境，根据不同的业务需求来决定数据保存时间，有些数据会永远保存，那么就会定时备份，从数据库迁移出去。有些数据只需要保存一定时间，那么超出时间的数据直接删掉就好了。如果一直不删也不迁出备份，那么数据库里的数据会把磁盘空间占满，导致不能再写入新数据。

补充说明

 Nodejs里控制mongodb的模块还有mongoose，但实际使用时会额外学习很多新概念，学习可看文档或自行搜索相关。

FAQ

  1. 数据库到底要选MySQL还是MongoDB？
    答：两者的应用场景不一样，利用搜索引擎搜索两者的应用场景，自行判断自己的业务需要哪种服务。