R利剑NoSQL系列文章 之 MongoDB

第一篇 R利剑MongeDB，分为4个章节。

1. MongoDB环境准备
2. rmongodb函数库
3. rmongodb基本使用操作
4. rmongodb测试案例

每一章节，都会分为”文字说明部分”和”代码部分”，保持文字说明与代码的连贯性。

1. MongoDB环境准备

文字说明部分：

首先环境准备，这里我选择了Linux Ubuntu操作系统12.04的32位桌面版本，大家可以根据自己的使用习惯选择顺手的Linux。

MongoDB安装过程跳过。

查看MongoDB服务器环境
使用mongod命令，启动MongoDB。

进程号：pid=2924 

端口：port=27017 

数据文件目录：dbpath=/data/db/ 

软件版本：32-bit 

主机名：host=conan

使用mongo命令，打开mongo shell。

mongo shell的简单操作：
查看数据库，切换数据库，查看数据集.

R语言环境2.15.0，WinXP通过远程连接，访问Mongodb Server。

代码部分：

查看操作系统

~ uname -a



    Linux conan 3.2.0-38-generic-pae #61-Ubuntu SMP Tue Feb 19 12:39:51 UTC 2013 i686 i686 i386 GNU/Linux



~ cat /etc/issue



    Ubuntu 12.04.2 LTS \n \l

R语言环境2.15.0，WinXP通过远程连接，访问Mongodb Server。

代码部分：

查看操作系统

~ uname -a



    Linux conan 3.2.0-38-generic-pae #61-Ubuntu SMP Tue Feb 19 12:39:51 UTC 2013 i686 i686 i386 GNU/Linux



~ cat /etc/issue



    Ubuntu 12.04.2 LTS \n \l

启动mongodb

~ mongod



    mongod --help for help and startup options

    Thu Apr 11 11:02:26

    Thu Apr 11 11:02:26 warning: 32-bit servers don't have journaling enabled by default. Please use --journal if you want durability.

    Thu Apr 11 11:02:26

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten] MongoDB starting : pid=2924 port=27017 dbpath=/data/db/ 32-bit host=conan

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten]

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten] ** NOTE: when using MongoDB 32 bit, you are limited to about 2 gigabytes of data

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten] **       see http://blog.mongodb.org/post/137788967/32-bit-limitations

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten] **       with --journal, the limit is lower

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten]

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten] db version v2.0.6, pdfile version 4.5

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten] git version: e1c0cbc25863f6356aa4e31375add7bb49fb05bc

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten] build info: Linux domU-12-31-39-01-70-B4 2.6.21.7-2.fc8xen #1 SMP Fri Feb 15 12:39:36 EST 2008 i686 BOOST_LIB_VERSION=1_41

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten] options: {}

    Thu Apr 11 11:02:26 [websvr] admin web console waiting for connections on port 28017

    Thu Apr 11 11:02:26 [initandlisten] waiting for connections on port 27017

打开mongo shell

~ mongo



    MongoDB shell version: 2.0.6

    connecting to: test

进入mongo shell, 列表显示数据库

> show dbs



    db      0.0625GB

    feed    0.0625GB

    foobar  0.0625GB

    local   (empty)

切换数据库

> use foobar



   switched to db foobar

列表显示数据集

> show collections



    blog

    system.indexes

R语言开发环境2.15.0，WinXP

~ R

R version 2.15.0 (2012-03-30)

Copyright (C) 2012 The R Foundation for Statistical Computing

ISBN 3-900051-07-0

Platform: i386-pc-mingw32/i386 (32-bit)

2. rmongodb函数库

文字说明部分：

rmongodb的开发了一大堆的函数，对应mongo的操作。比起别的NoSQL来说，真是工程浩大啊。但我总觉得封装粒度不够，写起代码来比较复杂。

下面列出了所有rmongodb函数库，我只挑选几个常用的介绍。

建立mongo连接

mongo<-mongo.create()

查看接连是否正常

mongo.is.connected(mongo)

创建一个BSON对象缓存

buf <- mongo.bson.buffer.create()

给对象buf增加element

mongo.bson.buffer.append(buf, "name", "Echo")

增加对象类型的element

score <- c(5, 3.5, 4)

names(score) <- c("Mike", "Jimmy", "Ann")

mongo.bson.buffer.append(buf, "score", score)

增加数组类型的element

mongo.bson.buffer.start.array(buf, "comments")

mongo.bson.buffer.append(buf, "0", "a1")

mongo.bson.buffer.append(buf, "1", "a2")

mongo.bson.buffer.append(buf, "2", "a3")

关闭数组类型的element

mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

取出缓存数据

b <- mongo.bson.from.buffer(buf)

数据库.数据集

ns="db.blog"

插入一条记录

mongo.insert(mongo,ns,b)



#mongo shell:(Not Run)

db.blog.insert(b)

创建查询对象query

buf <- mongo.bson.buffer.create()

mongo.bson.buffer.append(buf, "name", "Echo")

query <- mongo.bson.from.buffer(buf)

创建查询返回值对象

buf <- mongo.bson.buffer.create()

mongo.bson.buffer.append(buf, "name", 1)

fields <- mongo.bson.from.buffer(buf)

执行单条记录查询

mongo.find.one(mongo, ns, query, fields)



#mongo shell:(Not Run)

db.blog.findOne({query},{fields})

执行列表记录查询

mongo.find(mongo, ns, query, fields)



#mongo shell:(Not Run)

db.blog.find({query},{fields})

创建修改器对象objNew

buf <- mongo.bson.buffer.create()

mongo.bson.buffer.start.object(buf, "$inc")

mongo.bson.buffer.append(buf, "age", 1L)

mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

objNew <- mongo.bson.from.buffer(buf)

执行修改操作

mongo.update(mongo, ns, query, objNew)



#mongo shell:(Not Run)

db.blog.update({query},{objNew})

单行代码修改操作

mongo.update(mongo, ns, query, list(name="Echo", age=25))



#mongo shell:(Not Run)

db.blog.update({query},{objNew})

删除所选对象

mongo.remove(mongo, ns, query)



#mongo shell:(Not Run)

db.blog.remove({query},{objNew})

销毁mongo连接

mongo.destroy(mongo)

代码部分：

共有153个函数

mongo.add.user

mongo.authenticate

mongo.binary.binary

mongo.binary.function

mongo.binary.md5

mongo.binary.old

mongo.binary.user

mongo.binary.uuid

mongo.bson.array

mongo.bson.binary

mongo.bson.bool

mongo.bson.buffer.append

mongo.bson.buffer.append.bool

mongo.bson.buffer.append.bson

mongo.bson.buffer.append.code

mongo.bson.buffer.append.code.w.scope

mongo.bson.buffer.append.complex

mongo.bson.buffer.append.double

mongo.bson.buffer.append.element

mongo.bson.buffer.append.int

mongo.bson.buffer.append.list

mongo.bson.buffer.append.long

mongo.bson.buffer.append.null

mongo.bson.buffer.append.object

mongo.bson.buffer.append.oid

mongo.bson.buffer.append.raw

mongo.bson.buffer.append.regex

mongo.bson.buffer.append.string

mongo.bson.buffer.append.symbol

mongo.bson.buffer.append.time

mongo.bson.buffer.append.timestamp

mongo.bson.buffer.append.undefined

mongo.bson.buffer.create

mongo.bson.buffer.finish.object

mongo.bson.buffer.size

mongo.bson.buffer.start.array

mongo.bson.buffer.start.object

mongo.bson.code

mongo.bson.code.w.scope

mongo.bson.date

mongo.bson.dbref

mongo.bson.destroy

mongo.bson.double

mongo.bson.empty

mongo.bson.eoo

mongo.bson.find

mongo.bson.from.buffer

mongo.bson.from.list

mongo.bson.int

mongo.bson.iterator.create

mongo.bson.iterator.key

mongo.bson.iterator.next

mongo.bson.iterator.type

mongo.bson.iterator.value

mongo.bson.long

mongo.bson.null

mongo.bson.object

mongo.bson.oid

mongo.bson.print

mongo.bson.regex

mongo.bson.size

mongo.bson.string

mongo.bson.symbol

mongo.bson.timestamp

mongo.bson.to.list

mongo.bson.undefined

mongo.bson.value

mongo.code.create

mongo.code.w.scope.create

mongo.command

mongo.count

mongo.create

mongo.cursor.destroy

mongo.cursor.next

mongo.cursor.value

mongo.destroy

mongo.disconnect

mongo.distinct

mongo.drop

mongo.drop.database

mongo.find

mongo.find.await.data

mongo.find.cursor.tailable

mongo.find.exhaust

mongo.find.no.cursor.timeout

mongo.find.one

mongo.find.oplog.replay

mongo.find.partial.results

mongo.find.slave.ok

mongo.get.database.collections

mongo.get.databases

mongo.get.err

mongo.get.hosts

mongo.get.last.err

mongo.get.prev.err

mongo.get.primary

mongo.get.server.err

mongo.get.server.err.string

mongo.get.socket

mongo.get.timeout

mongo.gridfile.destroy

mongo.gridfile.get.chunk

mongo.gridfile.get.chunk.count

mongo.gridfile.get.chunks

mongo.gridfile.get.chunk.size

mongo.gridfile.get.content.type

mongo.gridfile.get.descriptor

mongo.gridfile.get.filename

mongo.gridfile.get.length

mongo.gridfile.get.md5

mongo.gridfile.get.metadata

mongo.gridfile.get.upload.date

mongo.gridfile.pipe

mongo.gridfile.read

mongo.gridfile.seek

mongo.gridfile.writer.create

mongo.gridfile.writer.finish

mongo.gridfile.writer.write

mongo.gridfs.create

mongo.gridfs.destroy

mongo.gridfs.find

mongo.gridfs.remove.file

mongo.gridfs.store

mongo.gridfs.store.file

mongo.index.background

mongo.index.create

mongo.index.drop.dups

mongo.index.sparse

mongo.index.unique

mongo.insert

mongo.insert.batch

mongo.is.connected

mongo.is.master

mongo.oid.create

mongo.oid.from.string

mongo.oid.print

mongo.oid.time

mongo.oid.to.string

mongo.reconnect

mongo.regex.create

mongo.remove

mongo.rename

mongo.reset.err

mongo.set.timeout

mongo.shorthand

mongo.simple.command

mongo.symbol.create

mongo.timestamp.create

mongo.undefined.create

mongo.update

mongo.update.basic

mongo.update.multi

mongo.update.upsert

3. rmongodb基本使用操作

文字说明部分：

首先，要安装rmongodb类库，加载类库。

然后，通过mongo.create()函数，建立与MongoDB Server的连接。如果是本地连接，mongo.create()不要参数，下面例子使用远程连接，增加host参数配置IP地址。mongo<-mongo.create(host=“192.168.1.11”)

检查是否连接正常，mongo.is.connected()。这条语句在开发时会经常使用到。在用R语言建模时，如果对象或者函数使用错误，连接会被自动断开。由于MongoDB的异常机制，断开时不会是提示。大家要手动使用这条命令测试，连接是否正常。

接下来，定义两个变量，db和ns。db是我们需要使用的数据库，ns是数据库+数据集。

下面我们创建一个Mongo对象。

{

        "_id" : ObjectId("51663e14da2c51b1e8bc62eb"),

        "name" : "Echo",

        "age" : 22,

        "gender" : "Male",

        "score" : {

                "Mike" : 5,

                "Jimmy" : 3.5,

                "Ann" : 4

        },

        "comments" : [

                "a1",

                "a2",

                "a3"

        ]

}

然后，分别使用修改器$inc,$set,$push进行操作。

最后删除对象，并断开连接。

代码部分：

安装rmongodb

install.packages(rmongodb)

加载类库

library(rmongodb)

远程连接mongodb server

mongo<-mongo.create(host="192.168.1.11")

查看是否连接正常

print(mongo.is.connected(mongo))

定义db

db<-"foobar"

定义db.collection

ns<-"foobar.blog"

组织bson类型数据

buf <- mongo.bson.buffer.create()

mongo.bson.buffer.append(buf, "name", "Echo")

mongo.bson.buffer.append(buf, "age", 22L)

mongo.bson.buffer.append(buf, "gender", 'Male')



#对象类型

score <- c(5, 3.5, 4)

names(score) <- c("Mike", "Jimmy", "Ann")

mongo.bson.buffer.append(buf, "score", score)



#数组类型

mongo.bson.buffer.start.array(buf, "comments")

mongo.bson.buffer.append(buf, "0", "a1")

mongo.bson.buffer.append(buf, "1", "a2")

mongo.bson.buffer.append(buf, "2", "a3")

mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

b <- mongo.bson.from.buffer(buf)

插入mongodb

mongo.insert(mongo,ns,b)

单条显示插入的数据

buf <- mongo.bson.buffer.create()

mongo.bson.buffer.append(buf, "name", "Echo")

query <- mongo.bson.from.buffer(buf)

print(mongo.find.one(mongo, ns, query))

使用$inc修改器，修改给age加1

buf <- mongo.bson.buffer.create()

mongo.bson.buffer.start.object(buf, "$inc")

mongo.bson.buffer.append(buf, "age", 1L)

mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

objNew <- mongo.bson.from.buffer(buf)

mongo.update(mongo, ns, query, objNew)

print(mongo.find.one(mongo, ns, query))

使用$set修改器，修改age=1

buf <- mongo.bson.buffer.create()

mongo.bson.buffer.start.object(buf, "$set")

mongo.bson.buffer.append(buf, "age", 1L)

mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

objNew <- mongo.bson.from.buffer(buf)

mongo.update(mongo, ns, query, objNew)

print(mongo.find.one(mongo, ns, query))

使用$push修改器，给comments数组追加”Orange”数据

buf <- mongo.bson.buffer.create()

mongo.bson.buffer.start.object(buf, "$push")

mongo.bson.buffer.append(buf, "comments", "Orange")

mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

objNew <- mongo.bson.from.buffer(buf)

mongo.update(mongo, ns, query, objNew)

print(mongo.find.one(mongo, ns, query))

使用简化修改语句，给对象重新赋值

mongo.update(mongo, ns, query, list(name="Echo", age=25))

print(mongo.find.one(mongo, ns, query))

删除对象

mongo.remove(mongo, ns, query)

销毁mongo连接

mongo.destroy(mongo)

4. rmongodb测试案例

文字说明部分：

批量插入数据，使用修改器批量修改数据

3种修改器速度比较,$push最慢
$push > $set > $inc

终于push是对数组操作，set是对任意值操作，inc是对数字操作，所以下面测试可能不太公平。测试结果仅供参考。

代码部分：

批量插入数据函数

  batch_insert<-function(arr=1:10,ns){

    library(stringr)

    mongo_insert<-function(x){

      buf <- mongo.bson.buffer.create()

      mongo.bson.buffer.append(buf, "name", str_c("Dave",x))

      mongo.bson.buffer.append(buf, "age", x)

      mongo.bson.buffer.start.array(buf, "comments")

      mongo.bson.buffer.append(buf, "0", "a1")

      mongo.bson.buffer.append(buf, "1", "a2")

      mongo.bson.buffer.append(buf, "2", "a3")

      mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

      return(mongo.bson.from.buffer(buf))

    }

    mongo.insert.batch(mongo, ns, lapply(arr,mongo_insert))

  }

批量修改，$inc修改器函数

  batch_inc<-function(data,ns){

    for(i in data){

      buf <- mongo.bson.buffer.create()

      mongo.bson.buffer.append(buf, "name", str_c("Dave",i))

      criteria <- mongo.bson.from.buffer(buf)

      buf <- mongo.bson.buffer.create()

      mongo.bson.buffer.start.object(buf, "$inc")

      mongo.bson.buffer.append(buf, "age", 1L)

      mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

      objNew <- mongo.bson.from.buffer(buf)

      mongo.update(mongo, ns, criteria, objNew)

    }

  }

批量修改，$set修改器函数

  batch_set<-function(data,ns){

    for(i in data){

      buf <- mongo.bson.buffer.create()

      mongo.bson.buffer.append(buf, "name", str_c("Dave",i))

      criteria <- mongo.bson.from.buffer(buf)

      buf <- mongo.bson.buffer.create()

      mongo.bson.buffer.start.object(buf, "$set")

      mongo.bson.buffer.append(buf, "age", 1L)

      mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

      objNew <- mongo.bson.from.buffer(buf)

      mongo.update(mongo, ns, criteria, objNew)

    }

  }

批量修改，$push修改器函数

  batch_push<-function(data,ns){

    for(i in data){

      buf <- mongo.bson.buffer.create()

      mongo.bson.buffer.append(buf, "name", str_c("Dave",i))

      criteria <- mongo.bson.from.buffer(buf)

      buf <- mongo.bson.buffer.create()

      mongo.bson.buffer.start.object(buf, "$push")

      mongo.bson.buffer.append(buf, "comments", "Orange")

      mongo.bson.buffer.finish.object(buf)

      objNew <- mongo.bson.from.buffer(buf)

      mongo.update(mongo, ns, criteria, objNew)

    }

  }

执行程序，3种修改速度比较,$push最慢

  ns="foobar.blog"

  data=1:1000



  mongo.remove(mongo, ns)

  ## [1] TRUE



  system.time(batch_insert(data, ns))

  ##    user  system elapsed 

  ##    0.25    0.00    0.28 



  system.time(batch_inc(data, ns))

  ##    user  system elapsed 

  ##    0.47    0.27    2.50 



  system.time(batch_set(data, ns))

  ##    user  system elapsed 

  ##    0.77    0.48    3.17 



  system.time(batch_push(data, ns))

  ##    user  system elapsed 

  ##    0.81    0.41    4.23

作者介绍：

张丹，R语言中文社区专栏特邀作者，《R的极客理想》系列图书作者，民生银行大数据中心数据分析师，前况客创始人兼CTO。

10年IT编程背景，精通R ,Java, Nodejs 编程，获得10项SUN及IBM技术认证。丰富的互联网应用开发架构经验，金融大数据专家。个人博客 http://fens.me， Alexa全球排名70k。

著有《R的极客理想-工具篇》、《R的极客理想-高级开发篇》，合著《数据实践之美》，新书《R的极客理想-量化投资篇》(即将出版)。

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