簡介
Sharding（分片）是一種將數據划分為多個分片，然后分布在多個機器節點上的解決方案，Mongodb使用sharding支撐其龐大的數據存儲以及高效的數據訪問。
單個節點上的數據庫系統要存儲大容量的數據，同時滿足高效率的數據訪問，對其來說是一個很大的挑戰。沒准，我們執行一次查詢，CPU就掛掉了，就算不掛，查詢出來的數據內存根本放不下。
面對這種情況，有2種方式可以解決系統的瓶頸：縱向增強自身、橫向擴展節點。
- 縱向增強自身意味着要升級為更強悍的CPU，擴展更大的內存容量和硬盤容量，但受制於硬件技術的發展，這種方案風險太大。
- 橫向擴展節點會將數據分布到不同的機器節點上，充分利用多個機器的硬件資源，即使數據繼續大規模增長，也可以通過擴充節點來從容應對。
Mongodb使用sharding來實現橫向擴展。
Mongodb的分片集群包括以下幾個組成部分：
- shard（分片）：每個shard都是要存儲數據的子集，而且每一個shard都應該作為一個replica set，replica set是Mongodb主從復制的一個集群。
- mongos：mongos扮演了查詢路由的角色，客戶端連接它進行數據操作。
- config servers：config servers 存儲集群的元數據信息和配置信息，從3.4版本開始，config server必須部署為replica set。
注：因為Mongodb本身提供以上功能，所以這些服務進程都是Mongodb的實例，要不就部署在不同的機器節點上，要不就部署在想同機器的不同端口上。
各個組件之間的關系如下圖：
Shard Key
Mongodb通過shard key來確定某個document應該放在那個shard replica set上。shard key可以是collection的一個字段或多個字段的組合。shard key一旦指定，分片后，就不能在更改了，所以分片前一定要規划好。關於如何指定shard key，后面的示例說明。
如果分片的時候collection不為空，那一定要保證該collection有shard key的索引。
選擇合適的shard key對程序的性能、擴展性有很大的影響。
Mongodb目前支持2中分片策略：Hashed Sharding，Ranged Sharding。具體后續文章介紹。
Chunks
Mongodb將分片數據放入chunk中，Mongodb將每個chunk均勻分布在shard集群中。