一、介紹
1、基本介紹
MongoDB部署架構分為單機、復制集群、分片集群。單機適合學習用，分片集群比較復雜且運維難度高。
分片集群是把大型數據集進行拆分，分片到多個MongoDB節點上，這些節點組成了分片集群。分片結構如下：
2、詞匯表
Shard：分片，存儲集群中的一部分數據。可以是單個mongo服務器，也可以是復制集。生產環境推薦使用復制集。
Config Server：配置服務器。存儲集群的元數據，比如集群的分片信息。mongos 啟動時會從配置服務器讀取元數據到內存中。配置服務器必須是復制集。
Routers：mongos 路由。負責接收客戶端請求，並將請求路由到集群內部對應的分片上。
Shard Key：分片鍵。對於每個需要分片的 collection，通過指定分片鍵進行分片。分片鍵必須是索引字段或者是組合索引的左前綴。
Range分區：范圍分區算法。分片鍵必須是數字或者字符串類型，根據分片鍵將數據分成不同的 chunk，每個 chunk 互相臨近但不重疊。
Hash分區：哈希分區算法。計算分片鍵的hash值，並以此作為 Range 分區。這種方式可以將document更加隨機的分散到不同 chunk 上
二、環境准備
虛擬機三台(Centos7.6)，分別安裝好MongoDB。
分片集群中，一共10個節點：2個分片(每個分片是3個復制集)， 1個config(3個復制集)，1個路由。
服務網格信息如下：
| 角色 | IP | Node |
| 分片0復制集 | 192.168.20.100:27017、192.168.20.101:27017、192.168.20.102:27017 | 1主1從1仲裁 |
| 分片1復制集 | 192.168.20.100:27018、192.168.20.101:27018、192.168.20.102:27018 | 1主1從1仲裁 |
| config復制集 | 192.168.20.100:28018、192.168.20.101:28018、192.168.20.102:28018 | 1主2從 |
| mongos節點 | 192.168.20.100:29019 |
三、搭建 Shard
1、在100/101/102機器上，創建目錄：
mkdir -p /usr/local/mongo/share/data/db #分片0的數據保存路徑 mkdir -p /usr/local/mongo/share/data/db2 #分片1的數據保存路徑 mkdir -p /usr/local/mongo/share/conf mkdir -p /usr/local/mongo/share/pids mkdir -p /usr/local/mongo/share/logs
2、在100/101/102機器上，/usr/local/mongo/share/conf 目錄下，添加分片0復制集的配置文件：mongo.conf ：
#數據保存路徑 dbpath=/usr/local/mongo/share/data/db/ #日志保存路徑 logpath=/usr/local/mongo/share/logs/mongo.log #進程描述文件 pidfilepath=/usr/local/mongo/share/pids/mongo.pid #日志追加寫入 logappend=true #復制集名稱 replSet=rs0 bind_ip_all=true #mongo端口 port=27017 #操作日志容量 oplogSize=10000 #開啟子進程 fork=true #代表當前節點是一個shard節點 shardsvr=true
3、在100/101/102機器上，/usr/local/mongo/share/conf 目錄下，添加分片1復制集的配置文件：mongo2.conf ：
#數據保存路徑 dbpath=/usr/local/mongo/share/data/db2/ #日志保存路徑 logpath=/usr/local/mongo/share/logs/mongo2.log #進程描述文件 pidfilepath=/usr/local/mongo/share/pids/mongo2.pid #日志追加寫入 logappend=true #復制集名稱 replSet=rs1 bind_ip_all=true #mongo端口 port=27018 #操作日志容量 oplogSize=10000 #開啟子進程 fork=true #代表當前節點是一個shard節點 shardsvr=true
4、在100/101/102機器上，分別啟動 mongod 服務：
#分片0(rs0) /usr/local/mongo/bin/mongod -f /usr/local/mongo/share/conf/mongo.conf #分片1(rs1) /usr/local/mongo/bin/mongod -f /usr/local/mongo/share/conf/mongo2.conf
5、登錄復制集：
#分片0(rs0) /usr/local/mongo/bin/mongo --host 192.168.20.100 --port 27017 #分片1(rs1) /usr/local/mongo/bin/mongo --host 192.168.20.100 --port 27018
6、初始化復制集：
#分片0(rs0) rs.initiate({ _id:"rs0", members:[ {_id:0, host:"192.168.20.100:27017", priority:3}, {_id:1, host:"192.168.20.101:27017", priority:2}, {_id:2, host:"192.168.20.102:27017", arbiterOnly:true} ] }); #分片1(rs1) rs.initiate({ _id:"rs1", members:[ {_id:0, host:"192.168.20.100:27018", priority:3}, {_id:1, host:"192.168.20.101:27018", priority:2}, {_id:2, host:"192.168.20.102:27018", arbiterOnly:true} ] });
四、搭建Config Server
1、在100/101/102機器上，創建目錄：
mkdir -p /usr/local/mongo/config-server/data/db mkdir -p /usr/local/mongo/config-server/conf mkdir -p /usr/local/mongo/config-server/pids mkdir -p /usr/local/mongo/config-server/logs
2、在100/101/102機器上，/usr/local/mongo/config-server/conf 目錄下，添加復制集的配置文件：mongo-cfg.conf
dbpath=/usr/local/mongo/config-server/data/db logpath=/usr/local/mongo/config-server/logs/mongo.log pidfilepath=/usr/local/mongo/config-server/pids/mongo.pid logappend=true replSet=rs_conf bind_ip_all=true port=28018 oplogSize=10000 fork=true #代表當前節點是一個config節點 configsvr=true
3、在100/101/102機器上，分別啟動配置復制集：
/usr/local/mongo/bin/mongod -f /usr/local/mongo/config-server/conf/mongo-cfg.conf
4、登錄復制集：
/usr/local/mongo/bin/mongo --host 192.168.20.100 --port 28018
5、初始化復制集：
rs.initiate({ _id:"rs_conf", configsvr: true, members:[ {_id:0, host:"192.168.20.100:28018", priority:2}, {_id:1, host:"192.168.20.101:28018", priority:1}, {_id:2, host:"192.168.20.102:28018", priority:1} ] });
五、搭建Router
本案例只配置了一個Router，生產環境通常配置多個。Router不需要數據目錄(dbpath)，只需要提供 config server 信息
1、在100機器上，創建目錄：
mkdir -p /usr/local/mongo/router/conf mkdir -p /usr/local/mongo/router/pids mkdir -p /usr/local/mongo/router/logs
2、在 /usr/local/mongo/router/conf 目錄下，創建 Router 的配置文件：mongo-router.conf
configdb=rs_conf/192.168.20.100:28018,192.168.20.101:28018,192.168.20.102:28018 logpath=/usr/local/mongo/router/logs/mongos.log pidfilepath=/usr/local/mongo/router/pids/mongos.pid port=29019 fork=true bind_ip_all=true
3、啟動 Router 服務：
/usr/local/mongo/bin/mongos -f /usr/local/mongo/router/conf/mongo-router.conf
4、連接 Router 節點：
/usr/local/mongo/bin/mongo --host 192.168.20.100 --port 29019
5、切換到 admin 庫
use admin
6、添加分片信息：
#分片0 db.runCommand({addShard: "rs0/192.168.20.100:27017,192.168.20.101:27017,192.168.20.102:27017", name: "share0"}); #分片1 db.runCommand({addShard: "rs1/192.168.20.100:27018,192.168.20.101:27018,192.168.20.102:27018", name: "share1"});
7、查看分片：
db.runCommand({listshards: 1})
8、查看分片狀態：
sh.status()
六、測試
1、測試分片--哈希策略
連接 Router 節點並切換到 admin 庫。對測試庫 xwjdb 開啟分片功能：
sh.enableSharding("xwjdb")
對集合 account 分片，分片鍵為 nickname，分片策略為哈希：
sh.shardCollection("xwjdb.account", {"nickname": "hashed"})
切換到 xwjdb 庫。向 account 集合中，循環插入1000條數據：
use xwjdb for(var i=1; i<=1000; i++){db.account.insert({_id: i+"", nickname: "xwj"+i})}
分別連接 分片0 和 分片1 節點，並切換到 xwjdb 庫。查詢 account 集合數據條數：
use xwjdb
db.account.count()
分片0的數據是505條，分片2是495條，總數正好是1000條，說明數據分片成功了
結論：基於哈希策略的分片算法，數據會均勻的分配到不同的分片節點上
2、測試分片-范圍策略
數據塊(chunk)默認大小是64M，填滿后才會考慮向其它片的數據塊填充數據，因此，為了測試可以將其改小，這里改為1M：
use config db.setting.save({"_id": "chunksize", "value": 1})
切換到 admin 庫。對測試庫 testdb 開啟分片功能：
sh.enableSharding("testdb")
對集合 person 分片，分片鍵為主鍵id，分片策略為范圍：
sh.shardCollection("testdb.person",{_id:1});
切換到庫 testdb。向 person 集合中，批量插入4000000條數據(數據少了可能只落在一個分片上)：
use testdb var arr=[] for(var i=1; i<=4000000; i++){arr.push({"_id":i,"username":"user"+i,"createdate":new Date()})} db.person.insertMany(arr)
分別連接 分片0 和 分片1 節點，並切換到 testdb 庫。查詢 account 集合數據條數：
use testdb
db.person.count()
七、其它
1、一個集合只能有一個分片鍵
2、庫和集合默認是不分片的，對於不分片的庫或者集合，數據均會保存在 primary shard上，直到開啟分片才會在集群中分布
3、刪除所有數據和日志信息(刪除后，所有配置信息也被刪掉了)：
rm -rf /usr/local/mongo/config-server/logs/* rm -rf /usr/local/mongo/config-server/data/db/* rm -rf /usr/local/mongo/share/data/db/* rm -rf /usr/local/mongo/share/data/db2/* rm -rf /usr/local/mongo/share/logs/* rm -rf /usr/local/mongo/router/logs/*
4、刪除分片鍵命令：
use config db.collections.remove( { _id: "testdb.person" } ) db.chunks.remove( { ns: "testdb.person" } ) db.locks.remove( { _id: "testdb.person" } ) use admin db.adminCommand("flushRouterConfig")
5、查詢chunk大小：
use config db.setting.find()
八、踩坑
1、config server復制集初始化時，報錯：
問題原因：搭建config server復制集時，不能有仲裁節點(Arbiters)，否則初始化失敗
解決辦法：復制集使用一主兩從