什么是MongoDB分片

MongoDB分片是指將數(shù)據(jù)庫拆分成多份，把它們分散到不同的機器上，從而實現(xiàn)不需要功能強大的服務器就可以存儲更多的數(shù)據(jù)和處理更多的請求。

MongoDB分片的基本思想就是將集合切分成小塊，這些塊分散到若干分片里面，每個分片只負責總數(shù)據(jù)的一部分。

對于應用程序來說，不必知道哪個分片對應哪些數(shù)據(jù)，甚至不需要知道數(shù)據(jù)已經(jīng)被分片。當應用程序查詢數(shù)據(jù)時，只需要連接一個前置路由即可。這個前置路由通過查詢配置服務器獲取數(shù)據(jù)所在的目標分片，從而獲取目標數(shù)據(jù)。

MongoDB分片的目的

高數(shù)據(jù)量和吞吐量的數(shù)據(jù)庫應用會對單機的性能造成較大壓力，大的查詢量會將單機的CPU耗盡，大的數(shù)據(jù)量對單機的存儲壓力較大，最終會耗盡系統(tǒng)的內(nèi)存而將壓力轉移到磁盤IO上。

為了解決這些問題，有兩個基本的方法: 垂直擴展和水平擴展。

垂直擴展：增加更多的CPU和存儲資源來擴展容量。

水平擴展：將數(shù)據(jù)集分布在多個服務器上，水平擴展即分片。

分片為應對高吞吐量與大數(shù)據(jù)量提供了方法。使用分片減少了每個分片需要處理的請求數(shù)，因此，通過水平擴展，集群可以提高自己的存儲容量和吞吐量。舉例來說，當插入一條數(shù)據(jù)時，應用只需要訪問存儲這條數(shù)據(jù)的分片。

使用分片減少了每個分片存儲的數(shù)據(jù)。例如，如果數(shù)據(jù)庫1TB的數(shù)據(jù)集，并有4個分片，然后每個分片可能僅持有256 GB的數(shù)據(jù)。如果有40個分片，那么每個切分可能只有25GB的數(shù)據(jù)。

MongoDB分片架構

MongoDB分片架構中，有三個角色：

• Mongos ：就是上面提到的路由器，是和客戶端打交道的模塊。Mongos本身沒有任何數(shù)據(jù)，它也不知道該怎么處理這數(shù)據(jù)，而是通過Config Server來獲??；

• Config Server：配置服務器，所有Shard節(jié)點的信息、分片功能的一些配置信息都存儲在Config Server里，可以理解為真正數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)；

• Sh

ard：真正數(shù)據(jù)存儲的位置，以Chunk為單位存儲。

Mongos本身并不持久化數(shù)據(jù)，所有Shard集群的元數(shù)據(jù)都會存儲到Config Server里，而用戶的數(shù)據(jù)會分散存儲到各個Shard。Mongos啟動后，會從Config Server加載元數(shù)據(jù)，開始提供服務，將用戶的請求正確路由到對應的分片上。

Shard Key

可以說，Shard Key（中文翻譯成片鍵）是MongoDB實現(xiàn)分片的依仗！

MongoDB中數(shù)據(jù)的分片以集合為基本單位，集合中的數(shù)據(jù)通過Shard Key被分成多部分。其實Shard Key就是在集合中選了一個鍵，用該鍵的值作為數(shù)據(jù)拆分的依據(jù)。

舉個例子，假設有個存儲人員信息的文檔集合，如果選擇名字"name"作為Shard Key，那么第一分片可能會存放名字以 A-F 開頭的文檔。第二分片存 G-P 開頭的文檔，第三分片存Q-Z的文檔。

一個好的Shard Key對分片至關重要。

有一點需要注意，一個自增的Shard Key對寫入和數(shù)據(jù)均勻分布不是很友好，因為自增的Shard Key總會在一個分片上寫入，后續(xù)達到某個閥值才可能會寫到別的分片上。但是反過來講，按Shard Key查詢（讀取）會非常高效。