【实战】MongoDB分片原理概述+部署MongoDB分片群集+【源码包】

目录：

1· MongoDB 分片概述
2· 部署 MongoDB 分片群集
3· MongoDB 分片管理
4· 推荐 MongoDB 、MySQL 基础文章
5· 文章总结

MongoDB 分片概述

1）什么是分片：

1·不用专业的术语说，从字面的意思讲解，就是把一块东西分成很多很多块。

2·稍微专业术语：分片是一种技术，它是使用多个服务器来存放数据，不再是只用一台服务器。这样就可以满足大量的数据写入，如果没有分片技术，使用其他方法那么随着数据量的增加，磁盘空间、服务器压力总会产生问题

3·分片技术是一种将海量数据水平扩展的数据库群集系统，数据分布存储在分片（sharding）的各个节点上，管理者通过简单的配置就可以方便的构建一个分布式 MongoDB 分片群集

2）.分片的条件

1：服务器磁盘不够的时候

2：服务器出现写瓶颈的时候

3：想将大量数据放在内存中提高性能

3）MongoDB 分片群集的组成

1· Shard: 分片服务器，用于存储实际的数据，在生产环境中一个 shard server 角色可以由几台服务器组成一个 Replica Set 承担，防止单点故障

2· Config Server ：配置服务器，存储了整个分片群集的配置信息，其中包括chunk信息

3· Routers ：前端路由，客户端是由它来接入，且让整个群集看上去像单一数据库，前端应用可以透明使用

MongoDB 分片群集的组成如下图

部署 MongoDB 分片群集

部署前说明：

1· 部署环境： CenOS 7.4

2· MongoDB 的安装这里不再演示，需要的朋友请点击：MongoDB 安装详解

3· 需要源码包的请点击：MongoDB 源码包点击下载密码：tpkt

1）部署开始
1·解压源码包、优化

[root@localhost ~]# tar xvf mongodb-linux-x86_64-3.2.1.tgz -C /opt/
[root@localhost ~]# cd /opt/
[root@localhost opt]# mv mongodb-linux-x86_64-3.2.1 /usr/local/mongodb

[root@localhost opt]# ln -s /usr/local/mongodb/bin/mongo /usr/bin/mongo
[root@localhost opt]# ln -s /usr/local/mongodb/bin/mongod /usr/bin/mongod

2·创建日志文件和存储文件的路径

[root@localhost opt]# mkdir -p /data/mongodb/mongodb{1,2,3,4} ----（可以连续创建4个数据储存目录）

[root@localhost opt]# cd /data/mongodb/
[root@localhost mongodb]# mkdir logs

[root@localhost mongodb]# touch mongodb{1,2,3,4}.log ----（创建日志文件）
[root@localhost mongodb]# chmod 777 .log ---（赋予权限）

[root@localhost mongodb]# ulimit -n 25000 ----（调高shell系统所暂用的资源比例）
[root@localhost mongodb]# ulimit -u 25000 ----（放大文件数量）

3·添加配置文件

[root@localhost mongodb]# vim /usr/local/mongodb/bin/mongodb1.conf ---（添加配置文件）

添加内容如下：

1. > port=37017 ----（配置服务器端口）


2. > dbpath=/data/mongodb/mongodb1 ----（数据存储目录）


3. > logpath=/data/mongodb/logs/mongodb1.log ----（指定日志文件存储目录）


4. > logappend=true -----（使用追加方式写日志）


5. > maxCOnns=5000 -----（最大链接数）


6. > fork=true -----（后台运行）


7. > storageEngine=mmapv1 -----（指定存储引擎为内存映射文件）


8. > cOnfigsvr=true -----（模式为配置服务器模式）

当一个节点可用内存不足时，系统会从其他几点分配内存

[root@localhost mongodb]# sysctl -w vm.zone_reclaim_mode=0

[root@localhost mongodb]# echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

[root@localhost mongodb]# echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag

到这里配置服务器已经配置完毕，接下来会配置第一个分片服务器：

[root@localhost mongodb]# cd /usr/local/mongodb/bin/
[root@localhost bin]# cp -p mongodb1.conf mongodb2.conf ---（把配置文件复制一份出来，稍作修改）
[root@localhost bin]# vim mongodb2.conf ---（修改内容如下）

加粗内容需要注意与修改：

1. > port=47017 ---（这里的端口号需要修改）


2. > dbpath=/data/mongodb/mongodb2 ---（数据存储路径修改）


3. > logpath=/data/mongodb/logs/mongodb2.log ----（日志存储路径修改）


4. > logappend=true


5. > maxCOnns=5000


6. > fork=true


7. > storageEngine=mmapv1


8. > shardsvr=true ----（这里是最重要的，这里的模式就是代表分片模式）

配置第二个分片服务器，方法如下：

[root@localhost bin]# cp -p mongodb2.conf mongodb3.conf ---（在复制一份配置文件）

[root@localhost bin]# vim mongodb3.conf ---（修改内容如下）

修改内容如下：

1. > port=47018 ----（端口号需要修改）


2. > dbpath=/data/mongodb/mongodb3 ----（数据存储路径）


3. > logpath=/data/mongodb/logs/mongodb3.log ---（日志文件）


4. > logappend=true


5. > maxCOnns=5000


6. > fork=true


7. > storageEngine=mmapv1


8. > shardsvr=true

开启3台实例服务：

• > [root@localhost bin]# mongod -f mongodb1.conf -----（启动3台实例）


• > [root@localhost bin]# mongod -f mongodb2.conf


• > [root@localhost bin]# mongod -f mongodb3.conf

开启前端路由模式，这里不明白的可以看看上面的组成图：

1. > [root@localhost ~]# cd /usr/local/mongodb/bin/


2. > [root@localhost bin]# ./mongos --port 27017 --fork --logpath=/usr/local/mongodb/bin/route.log --configdb 192.168.106.154:37017 --chunkSize 1

显示如下字符，开启成功
2018-09-18T16:03:49.695+0800 W SHARDING [main] Running a sharded cluster with fewer than 3 config servers should only be done for testing purposes and is not recommended for production.
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 41001
child process started successfully, parent exiting

现在可以进入 MongoDB 服务器

[root@localhost bin]# mongo

添加两台分片服务器：

mongos> sh.addShard("192.168.106.154:47017") ---（这里注意把端口号写正确）
{ "shardAdded" : "shard0000", "ok" : 1 }

mongos> sh.addShard("192.168.106.154:47018")
{ "shardAdded" : "shard0001", "ok" : 1 }

查看分片服务器状态信息：

mongos> sh.status()
--- Sharding Status ---
sharding version: {
"_id" : 1,
"minCompatibleVersion" : 5,
"currentVersion" : 6,
"clusterId" : ObjectId("5ba0b1655ba2e21d63505818")
}
shards:
> { "_id" : "shard0000", "host" : "192.168.106.154:47017" }
> { "_id" : "shard0001", "host" : "192.168.106.154:47018" }
active mongoses:
"3.2.1" : 1
balancer:
Currently enabled: yes
Currently running: no
Failed balancer rounds in last 5 attempts: 0
Migration Results for the last 24 hours:
No recent migrations
databases:

写入五万条数据，等待测验

mongos> for(var i=1;i<=50000;i++)db.school.insert({"id":i,"name":"tpm"+i})
WriteResult({ "nInserted" : 1 }) ----（利用 for 循环添加，只是为了验证后面分片存储）

查看信息是否写入，就看前五条即可，因为数据太多。

mongos> db.school.find().limit(5)
{ "_id" : ObjectId("5ba0b3c6dcdebde5a87ce165"), "id" : 1, "name" : "tpm1" }
{ "_id" : ObjectId("5ba0b3c6dcdebde5a87ce166"), "id" : 2, "name" : "tpm2" }
{ "_id" : ObjectId("5ba0b3c6dcdebde5a87ce167"), "id" : 3, "name" : "tpm3" }
{ "_id" : ObjectId("5ba0b3c6dcdebde5a87ce168"), "id" : 4, "name" : "tpm4" }
{ "_id" : ObjectId("5ba0b3c6dcdebde5a87ce169"), "id" : 5, "name" : "tpm5" }

对 test 这个库进行分片处理，默认写入数据就是写入 test

mongos> sh.enableSharding("test")
{ "ok" : 1 }

对集合建立索引

mongos> db.school.createIndex({"id":1}) ----（建立索引以 id 为列）
{
"raw" : {
"192.168.106.154:47017" : {
"createdCollectionAutomatically" : false,
"numIndexesBefore" : 1,
"numIndexesAfter" : 2,
"ok" : 1
}
},
"ok" : 1
}

对test.shcool这个数据库中的这个school集合进行分片，指定索引为 id：1

mongos> sh.shardCollection("test.school",{"id":1}) ----（开始分片）
{ "collectionsharded" : "test.school", "ok" : 1 }

查看分片状态：

mongos> sh.status()
--- Sharding Status ---
sharding version: {
"_id" : 1,
"minCompatibleVersion" : 5,
"currentVersion" : 6,
"clusterId" : ObjectId("5ba0b1655ba2e21d63505818")
}
shards:
{ "_id" : "shard0000", "host" : "192.168.106.154:47017" }
{ "_id" : "shard0001", "host" : "192.168.106.154:47018" }
active mongoses:
"3.2.1" : 1
balancer:
Currently enabled: yes
Currently running: no
Failed balancer rounds in last 5 attempts: 0
Migration Results for the last 24 hours:
5 : Success
databases:
{ "_id" : "test", "primary" : "shard0000", "partitioned" : true }
test.school
shard key: { "id" : 1 }
unique: false
balancing: true
chunks:
shard0000 6
shard0001 5 -----（两个分片）
以下是把五万条数据分片存储

{ "id" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "id" : 4682 } on : shard0001 Timestamp(2, 0)
{ "id" : 4682 } -->> { "id" : 9364 } on : shard0001 Timestamp(3, 0)
{ "id" : 9364 } -->> { "id" : 14046 } on : shard0001 Timestamp(4, 0)
{ "id" : 14046 } -->> { "id" : 18728 } on : shard0001 Timestamp(5, 0)
{ "id" : 18728 } -->> { "id" : 23410 } on : shard0001 Timestamp(6, 0)
{ "id" : 23410 } -->> { "id" : 28092 } on : shard0000 Timestamp(6, 1)
{ "id" : 28092 } -->> { "id" : 32774 } on : shard0000 Timestamp(1, 6)
{ "id" : 32774 } -->> { "id" : 37456 } on : shard0000 Timestamp(1, 7)
{ "id" : 37456 } -->> { "id" : 42138 } on : shard0000 Timestamp(1, 8)
{ "id" : 42138 } -->> { "id" : 46820 } on : shard0000 Timestamp(1, 9)
{ "id" : 46820 } -->> { "id" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard0000 Timestamp(1, 10

现在来模拟，由于大量的数据，导致空间不足，这时我们需要添加分片服务器：

[root@localhost bin]# cp mongodb3.conf mongodb4.conf --（复制配置文件）
[root@localhost bin]# vim mongodb4.conf ---（做如下修改）

修改内容如下：
port=47019
dbpath=/data/mongodb/mongodb4
logpath=/data/mongodb/logs/mongodb4.log
logappend=true
maxCOnns=5000
fork=true
storageEngine=mmapv1
shardsvr=true

[root@localhost bin]# mongod -f mongodb4.conf ---（启动第4个实例）

[root@localhost bin]# mongo ----（进入mongo）

mongos> sh.addShard("192.168.106.154:47019")
{ "shardAdded" : "shard0002", "ok" : 1 } ---（再次添加一台分片服务器）

再次查看状态， 我们会发现会自动重新分片到新的服务器中
mongos> sh.status()
--- Sharding Status ---
sharding version: {
"_id" : 1,
"minCompatibleVersion" : 5,
"currentVersion" : 6,
"clusterId" : ObjectId("5ba0b1655ba2e21d63505818")
}
shards:
{ "_id" : "shard0000", "host" : "192.168.106.154:47017" }
{ "_id" : "shard0001", "host" : "192.168.106.154:47018" }
{ "_id" : "shard0002", "host" : "192.168.106.154:47019" }
active mongoses:
"3.2.1" : 1
balancer:
Currently enabled: yes
Currently running: no
Failed balancer rounds in last 5 attempts: 0
Migration Results for the last 24 hours:
8 : Success
databases:
{ "_id" : "test", "primary" : "shard0000", "partitioned" : true }
test.school
shard key: { "id" : 1 }
unique: false
balancing: true
chunks:
shard0000 4 ------（又加入一个分片服务器）
shard0001 4
shard0002 3
{ "id" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "id" : 4682 } on : shard0002 Timestamp(9, 0)
{ "id" : 4682 } -->> { "id" : 9364 } on : shard0001 Timestamp(9, 1)
{ "id" : 9364 } -->> { "id" : 14046 } on : shard0001 Timestamp(4, 0)
{ "id" : 14046 } -->> { "id" : 18728 } on : shard0001 Timestamp(5, 0)
{ "id" : 18728 } -->> { "id" : 23410 } on : shard0001 Timestamp(6, 0)
{ "id" : 23410 } -->> { "id" : 28092 } on : shard0002 Timestamp(7, 0)
{ "id" : 28092 } -->> { "id" : 32774 } on : shard0002 Timestamp(8, 0)
{ "id" : 32774 } -->> { "id" : 37456 } on : shard0000 Timestamp(8, 1)
{ "id" : 37456 } -->> { "id" : 42138 } on : shard0000 Timestamp(1, 8)
{ "id" : 42138 } -->> { "id" : 46820 } on : shard0000 Timestamp(1, 9)
{ "id" : 46820 } -->> { "id" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard0000 Timestamp(1, 10)

结论：我们可以知道，重新添加分片服务器会让数据进行重新分片，并不会影响什么，同理，删除一台分片服务器，那么数据一样会重新重整数据，进行分片。这样的话，我们几乎就不需要在做分片服务器的集群，因为分片服务器本来就可以添加多台，无论是否挂掉都不会影响什么。

还可以给分片服务器贴上自己容易记住的标签：

mongos> sh.addShardTag("shard0000","abc00")
mongos> sh.addShardTag("shard0001","abc01")
mongos> sh.addShardTag("shard0002","abc02")

可以再次查看分片服务器：

shards:
{ "_id" : "shard0000", "host" : "192.168.106.154:47017", "tags" : [ "abc00" ] }
{ "_id" : "shard0001", "host" : "192.168.106.154:47018", "tags" : [ "abc01" ] }
{ "_id" : "shard0002", "host" : "192.168.106.154:47019", "tags" : [ "abc02" ] }

下图是数据分片的截图，让效果更加直观，重点会又标记：

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MongoDB 数据库安装：http://blog.51cto.com/13746824/2174874

MongoDB 复制集 + 选举原理：http://blog.51cto.com/13746824/2175720

详解 MySQL 高可用群集，MMM搭建高可用：http://blog.51cto.com/13746824/2173073

Amoeba 代理 MySQL 主从复制 + 读写分离：http://blog.51cto.com/13746824/2172139

总结：

MongoDB 分片通过在多台服务器上分割数据，使得数据库系统能存储和处理更多的数据

MongoDB 分片群集主要如下三个组件：可以参考文章第一张图：Shard 分片服务器、Config Server 配置服务器、Routers 前端路由

重新添加分片服务器会让数据进行重新分片，并不会影响什么，同理，删除一台分片服务器，那么数据一样会重新重整数据，进行分片！