MongoDB分片集群

对于如何存储处理海量数据，比较常见的方法有两种——垂直扩展：通过增加单台服务器的配置，例如使用更强悍的 CPU、更大的内存、更大容量的磁盘，此种方法虽然成本很高，但是实现比较简单，维护起来也比较方便。水平扩展：通过使用更多配置一般的服务器来共同承担工作负载，此种方法很灵活，可以根据工作负载的大小动态增减服务器的数量，但是实现比较复杂，得有专门的人员来运维。

一、基础

分片的含义是指将数据拆分，将其分散存放在不同的机器上的过程，MongoDB的分片机制允许你创建一个包含许多台机器的集群，将数据子集分散在集群中，每一个分片维护着一个数据集合的子集。与单机服务器和副本集相比，使用分片集群架构可以使应用程序具有更大的数据处理能力。

分片是一种用于在多台计算机之间分配数据的方法。MongoDB使用分片来支持具有非常大的数据集和高吞吐量操作的部署。

分片组成

一个MongoDB分片集群(参考官方文档)由以下三个组件构成，缺一不可：

shard：每个分片是整体数据的一部分子集，每个分片都可以部署为副本集。
mongos：充当查询路由器，提供客户端应用程序和分片集群之间的接口。应用程序直接连接mongos即可，可以部署一个或多个。
config servers：配置服务器存储集群的元数据和配置(包括权限认证相关)。从MongoDB 3.4开始，必须将配置服务器部署为副本集(CSRS，全称是Config Servers Replica Set)。

Shard Keys

分片主键，为了在集合中分配文档，MongoDB使用分片主键分割集合，它由不重复的字段或者字段集合组成。对一个集合分片时，你要选择分片主键，分片主键在分片以后不能修改，并且一个分片集合只有一个分片主键。对非空的集合进行分片，集合必须有一个以分片主键开头的索引；对于空集合，如果集合对于分片主键没有一个合适的索引，MongoDB将自动创建索引。分片主键的选择将影响分片集群的性能、效果和扩展能力。一个最佳硬件和基础设施的集群瓶颈取决于分片主键的选择。分片主键的选择将影响你的集群使用的分片策略。

Chunks
区块，MongoDB分割分片数据到区块，每一个区块包含基于分片主键的左闭右开的区间范围。在分片集群中，MongoDB通过分片迁移区块，使用分片集群权衡器。权衡器视图完成一个公平的区块平衡，通过集群中所有的分片。
分片的优势

MongoDB通过集群中的分片分配读和写的工作负载，允许每个分片处理集群中的一部分操作，读和写的工作负载可以通过添加分片进行横向扩展。包含分片主键或者组合主键前缀的查询，mongos可以定位这个查询到特定的分片或者分片子集上。集群中的分片存储整个数据中的一部分，随着数据的增长，增加额外的分片可以增加集群的存储能力。

分片策略
- Hash分片：Hash分片是计算一个分片主键的hash值，每一个区块将分配一个范围的hash值。
- Range分片：范围分片是基于分片主键的值切分数据，每一个区块将会分配到一个范围。

二、搭建

基于Docker搭建3个CentOS 7虚拟机实现，MongoDB版本为4.2.5。

安装Docker
基于Docker启动3个虚拟机
- docker search centos，查询centos容器镜像，一般第一个为官网镜像
- docker pull centos，拉取(下载)centos
- docker images，查看本地镜像
启动容器
- docker run -it --name shard1 centos /bin/bash
  - 退出容器并保持运行状态control + p & control + q或exit
    - 重新进入运行的容器docker exec -it e5fb2ef9e202 /bin/bash或docker exec -it shard1 /bin/bash
  - 关闭运行容器docker stop shard1或docker stop e5fb2ef9e202
    - 重新启动并进入容器docker start -i shard1或docker start -i e5fb2ef9e202
    - 重新启动容器docker start shard1
- docker run -it --name shard2 centos /bin/bash
- docker run -it --name confserver centos /bin/bash

进入容器后一些操作

查看ip：ip addr

TODO

一、基础

二、搭建

三、参考