MongoDB分片

分片是跨多台机器存储数据的过程，它是 MongoDB 满足数据增长需求的方法。随着数据的不断增加，单台机器可能不足以存储全部数据，也无法提供足够的读写吞吐量。通过分片，您可以添加更多计算机来满足数据增长和读/写操作的需求。

为什么要分片？

• 在复制中，所有写操作都将转到主节点；
• 对延迟敏感的查询仍会转到主查询；
• 单个副本集限制为 12 个节点；
• 当活动数据集很大时，会出现内存不足；
• 本地磁盘不够大；
• 垂直扩展价格昂贵。

MongoDB 中的分片

下图显示了 MongoDB 中使用分片集群结构的分布。
 

图：MongoDB 中的分片

在上图中，有三个主要组件

• Shards（碎片）：用于存储实际的数据块，在生产环境中，每个分片都是一个单独的副本集，它们提供了高可用性和数据一致性；
• Config Servers（配置服务器）：用于存储集群的元数据，此数据包含集群数据集到碎片的映射。查询路由器使用此元数据将操作定向到特定的碎片。在生产环境中，分片群集恰好具有 3 个配置服务器；
• Query Routers（查询路由器）：查询路由器基本上都是 mongo 实例，可与客户端应用程序接口并将操作定向到适当的分片。查询路由器处理操作并将其定位到分片，然后将结果返回给客户端。分片群集可以包含多个查询路由器来划分客户端请求负载。客户端将请求发送到一个查询路由器。通常，分片群集具有许多查询路由器。

分片实例

分片结构端口分布如下：

Shard Server 1：27020
Shard Server 2：27021
Shard Server 3：27022
Shard Server 4：27023
Config Server ：27100
Route Process：40000

步骤 1) 启动 Shard Server

[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/s0
[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/s1
[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/s2
[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/s3
[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/log
[root@100 /]# /usr/local/mongoDB/bin/mongod --port 27020 --dbpath=/www/mongoDB/shard/s0 --logpath=/www/mongoDB/shard/log/s0.log --logappend --fork
....
[root@100 /]# /usr/local/mongoDB/bin/mongod --port 27023 --dbpath=/www/mongoDB/shard/s3 --logpath=/www/mongoDB/shard/log/s3.log --logappend --fork

步骤 2) 启动 Config Server

[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/config
[root@100 /]# /usr/local/mongoDB/bin/mongod --port 27100 --dbpath=/www/mongoDB/shard/config --logpath=/www/mongoDB/shard/log/config.log --logappend --fork

注意：这里我们完全可以像启动普通 mongodb 服务一样启动，不需要添加 shardsvr 和 configsvr 参数。因为这两个参数的作用就是改变启动端口的，所以我们自行指定端口就可以了。

步骤 3) 启动 Route Process

/usr/local/mongoDB/bin/mongos --port 40000 --configdb localhost:27100 --fork --logpath=/www/mongoDB/shard/log/route.log --chunkSize 500

mongos 启动参数中，chunkSize 这一项是用来指定 chunk 的大小的，单位是 MB，默认大小为 200MB。

步骤 4) 配置 Sharding

接下来，我们使用 MongoDB Shell 登录到 mongos，并添加 Shard 节点。

[root@100 shard]# /usr/local/mongoDB/bin/mongo admin --port 40000
MongoDB shell version: 2.0.7
connecting to: 127.0.0.1:40000/admin
mongos> db.runCommand({ addshard:"localhost:27020" })
{ "shardAdded" : "shard0000", "ok" : 1 }
......
mongos> db.runCommand({ addshard:"localhost:27029" })
{ "shardAdded" : "shard0009", "ok" : 1 }
mongos> db.runCommand({ enablesharding:"test" }) #设置分片存储的数据库
{ "ok" : 1 }
mongos> db.runCommand({ shardcollection: "test.log", key: { id:1,time:1}})
{ "collectionsharded" : "test.log", "ok" : 1 }

步骤 5) 程序代码内无需太大更改，直接按照连接普通的 mongo 数据库那样，将数据库连接接入接口 40000。