初识MongoDB分片

Posted 2021-05-01 牧码小子

分片是指将数据拆分，拆分后存放在不同的机器上的过程，以此来降低单个服务器的压力，同时也解决单个服务器硬盘空间不足的问题，让我们可以用廉价的机器实现高性能的数据架构。有的小伙伴不理解分片和副本集的差异，一言以蔽之：副本集上每个备份节点存储的数据都是相同的，分片上存储的数据则是不同的。好了，本文我们就先来看看分片环境的搭建。

本文是MongoDB系列的第十八篇文章，了解前面的文章有助于更好的理解本文：

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环境准备

192.168.248.128
192.168.248.135
192.168.248.136

本文使用的MongoDB版本为3.4.9

规划

192.168.248.128:20000
192.168.248.135:20000
192.168.248.136:20000

接下来需要一个Mongos实例，Mongos对请求进行路由，Mongos扮演的角色有点类似于一个门面，我们以后访问的时候，直接访问Mongos即可，再由Mongos将请求路由到不同的分片上去，Mongos在启动时会去访问配置服务器，它将从配置服务器中获取数据的存储信息，Mongos我将启动在如下服务器上：　　

192.168.248.128:30000

最后需要三个分片实例，三个分片依然运行在三台服务器上，如下：

192.168.248.128:27017
192.168.248.135:27017
192.168.248.136:27017

搭建配置服务器

配置服务器中不需要太多的空间和资源，因为配置服务器上保存的只是数据的分布表，不保存具体的数据，具体的数据都保存在分片上，配置服务器中1KB的空间约为200MB的真实数据。注意，从MongoDB3.4开始，配置服务器要做成集群的方式。  

由于配置服务器是独立的mongod进程，所以我们可以像启动普通的MongoDB服务一样启动配置服务器，只是这里的配置不同罢了。

我这里以192.168.248.128服务器为例来讲述配置服务器的配置启动，另外两台服务器如法炮制即可：

1.在mongodb解压目录下创建db20000文件夹，用来存储配置服务器中的数据。
2.复制一份mongodb.conf，命名为mongodb20000.conf，修改文件内容如下：

dbpath=/opt/mongodb/db20000
logpath=/opt/mongodb/logs/mongodb20000.log
port=20000
fork=true
configsvr=true
replSet=rs

注意dbpath改为我们第一步创建的目录，端口号改为20000（这个随意，只要该端口没被占用即可），configsvr表示这是一个配置服务器，另外由于我们的配置服务器要做成备份集，所以要设置replSet。

3.做好前两步之后，执行如下命令启动配置服务器：

mongod -f /opt/mongodb/bin/mongodb20000.conf

最后，在另外两台服务器上重复上面三个步骤。

三台服务器上都启动成功之后，参考我们之前的MongoDB副本集搭建一文，将这三台配置服务器配成一个副本集，副本集的配置我这里就不再赘述。

搭建Mongos

Mongos实例我们可以启动在任意一台服务器上，我这里就启动在192.168.248.128上，Mongos的配置步骤如下：

1.复制一份mongodb.conf，命名为mongos.conf，修改内容：

logpath=/opt/mongodb/logs/mongos.log
port=30000
fork=true
configdb=rs/192.168.248.128:20000,192.168.248.135:20000,192.168.248.136:20000

2.配置完成后，执行如下命令启动mongos:

mongos -f /opt/mongodb/bin/mongos.conf

搭建三个分片

三个分片实际上就是三个普通的MongoDB服务器，给大家看下我的配置文件：

dbpath=/opt/mongodb/db
logpath=/opt/mongodb/logs/mongodb.log
port=27017
fork=true
shardsvr=true

注意多了个shardsvr表示这是一个分片服务器。
然后在三台服务器上分别执行如下命令启动分片：

mongod -f /opt/mongodb/bin/mongodb.conf

添加分片

上面三个步骤完成之后，我们就进入到mongos的shell命令行了，如下：

mongo --port=30000

然后我们可以通过如下命令查看一下分片的当前状态：

sh.status()

执行结果如下(部分)：

--- Sharding Status ---
  sharding version: {
}
  shards:
  databases:

shards表示分片服务器，目前还没有，databases表示分片的库，目前也还没有，接下来我们通过如下命令添加分片服务器：

sh.addShard("192.168.248.128:27017")
sh.addShard("192.168.248.135:27017")
sh.addShard("192.168.248.136:27017")

添加三个分片服务器，然后再执行sh.status(),结果如下(部分)：

--- Sharding Status ---
  sharding version: {
}
  shards:
        {  "_id" : "shard0000",  "host" : "192.168.248.128:27017",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard0001",  "host" : "192.168.248.135:27017",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard0002",  "host" : "192.168.248.136:27017",  "state" : 1 }
  databases:
        {  "_id" : "test",  "primary" : "shard0000",  "partitioned" : false }

设置集合分片

接下来我们来设置集合的分片，首先执行如下命令表示给某个数据库分片：

sh.enableSharding("sang")

对集合分片时，需要选择一个片键，片键实际上就是集合中的一个键，MongoDB将根据这个片键来拆分数据，我们需要先对片键建立索引，如下：

db.c1.ensureIndex({x:1})

然后以x为片键，对c1集合进行分片，如下：

sh.shardCollection("sang.c1",{x:1})

做完这些之后，再执行sh.status()命令，查看目前状态，结果如下(部分)：

--- Sharding Status ---
  sharding version: {
}
  shards:
        {  "_id" : "shard0000",  "host" : "192.168.248.128:27017",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard0001",  "host" : "192.168.248.135:27017",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard0002",  "host" : "192.168.248.136:27017",  "state" : 1 }
  databases:
        {  "_id" : "test",  "primary" : "shard0000",  "partitioned" : false }
        {  "_id" : "sang",  "primary" : "shard0001",  "partitioned" : true }
                sang.c1
                        shard key: { "x" : 1 }
                        unique: false
                        balancing: true
                        chunks:
                                shard0001       1
                        { "x" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "x" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard0001 Timestamp(1, 0)

做完上面这些之后，我们再做两个操作：

1.设置自动分片：

sh.setBalancerState(true)

2.设置chunksize,chunksize这一项是用来指定chunk的大小的，为了方便测试分片效果，我们把chunksize指定为1MB，即当这个分片中插入的数据大于1M时开始进行数据分片

db.settings.save({_id:"chunksize",value:1})

OK，做好这些之后，大功告成。

测试

测试方式很简单，我们直接在mongos的命令行向sang的c1集合中插入50000条数据，然后再查看这些数据的分布，就知道分片有没有成功了：

for(var i=0;i<50000;i++){db.c1.insert({x:Math.random()*1000000,name:"hahah"+i})}

然后执行db.c1.stats(),结果如下：

{
"sharded" : true,
"capped" : false,
"ns" : "sang.c1",
"count" : 50000,
"size" : 2688890,
"storageSize" : 1781760,
"totalIndexSize" : 1978368,
"avgObjSize" : 53,
"nindexes" : 2,
"nchunks" : 5,
"shards" : {
        "shard0000" : {
                "ns" : "sang.c1",
                "size" : 926504,
                "count" : 17229,
                "avgObjSize" : 53,
                "storageSize" : 462848,
                "capped" : false,
                "nindexes" : 2,
                "totalIndexSize" : 516096,
                "indexSizes" : {
                        "_id_" : 184320,
                        "x_1" : 331776
                },
                "ok" : 1
        },
        "shard0001" : {
                "ns" : "sang.c1",
                "size" : 392593,
                "count" : 7299,
                "avgObjSize" : 53,
                "storageSize" : 667648,
                "capped" : false,
                "nindexes" : 2,
                "totalIndexSize" : 737280,
                "indexSizes" : {
                        "_id_" : 253952,
                        "x_1" : 483328
                },
                "ok" : 1
        },
        "shard0002" : {
                "ns" : "sang.c1",
                "size" : 1369793,
                "count" : 25472,
                "avgObjSize" : 53,
                "storageSize" : 651264,
                "capped" : false,
                "nindexes" : 2,
                "totalIndexSize" : 724992,
                "indexSizes" : {
                        "_id_" : 237568,
                        "x_1" : 487424
                },
                "ok" : 1
        }
}
}

OK，看到如上结果，说明我们的数据已经分布在三个分片服务器中了。

好了，MongoDB中分片环境的搭建我们就先说到这里，小伙伴们有问题欢迎留言讨论。

参考资料：

1.《MongoDB权威指南第2版》