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因此，我们有了分片！
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什么是 MongoDB 分片分片集群架构MongoDB 分片的优势数据分布如何在 MongoDB 中实现分片更多信息常见问题解答什么是 MongoDB 分片？分片涉及将数据分布到多台机器上。MongoDB 使用分片来处理涉及大量数据和高性能操作的应用部署。
水平扩展，也称为横向扩展，指的是添加机器以共享数据集和负载。水平扩展允许近乎无限的扩展，以处理大数据和密集型工作负载。
为什么要分片？在 MongoDB 中，当没有单个服务器可以处理大型现代工作负载时，分片非常有用。它允许您水平扩展整个数据库。由于数字化，对捕获数据的需求不断增长，这给数据库带来了更大的负载。早期系统通常通过向现有资源添加更多容量来增加能力，即垂直扩展。然而，所有资源（内存、磁盘、CPU）都有饱和点，在此之后它们无法处理更多请求，系统响应时间将增加，从而影响系统稳定性和性能。添加更多容量会增加成本，并增加创建/恢复备份所需的时间。
分片遵循无共享架构，这是一种分布式计算架构，其中没有任何节点之间共享任何资源。分片集群将数据分割成多个分片（或分区），每个分片都是一个副本集，即具有主节点和一个或多个辅助节点，用于数据冗余和可用性。根据工作负载，可以添加或删除分区。每个分片负责处理特定请求（工作负载）。
分片集群架构在 MongoDB 中，一个分片集群由以下部分组成：
分片。Mongos 实例。配置服务器副本集。分片分片是包含集群数据子集的副本集。一旦启用分片，这通常发生在单个MongoDB实例无法处理大量数据集时，MongoDB会将所需的集合分割成多个分片以实现水平扩展。每个分片都有一个主分片和一个或多个副分片。主分片负责写入并同步到副分片。
Mongos实例Mongos实例作为客户端应用程序的查询路由器，处理读取和写入操作。它将客户端请求分配给相关分片，并将分片的结果聚合为一致的客户端响应。客户端连接到mongos，而不是连接到单个分片。
配置服务器副本集配置服务器副本集由多个MongoDB副本集成员组成。它们是分片元数据的权威来源。分片元数据反映了分片数据的状况和组织。元数据包含分片集合列表、路由信息等。
分片集群将看起来像这样
MongoDB 分片的优势MongoDB分片允许您的数据库进行水平扩展，以处理增加的负载，几乎无限地增加读写吞吐量和存储容量。让我们更详细地看看这些。
增加读写吞吐量您可以通过将数据集分布在多个分片上利用并行性。假设一个分片每秒可以处理1,000个操作。对于每个额外的分片，您会额外获得每秒1,000个操作吞吐量。
高可用性分片需要使用副本集。通过利用多个可用服务器，副本集增强了可用性。例如，数据集D被分为3个子集或分片，分布在多个服务器S1、S2和S3上。为了确保高数据可用性和冗余，每个分片都有一个或多个副本，R1、R2、R3。
增加存储容量同样，通过增加分片数量，您也可以增加整体的总存储容量。假设一个分片可以存储4TB的数据。每个额外的分片会增加您总存储4TB。这允许几乎无限的存储容量。
数据本地性区域分片允许您轻松创建分布式数据库，以支持地理分布的应用程序，并强制执行数据在特定区域内的居住政策。每个区域可以有一个或多个分片。
数据分布分片键MongoDB在集合级别进行分片。您选择您想要分片的集合。MongoDB使用分片键将集合的文档分布在分片上。MongoDB通过将分片键值的范围划分为非重叠范围来分割数据，创建数据块。每个数据块的最大限制是128MB。然后MongoDB试图将这些数据块在集群中的分片之间均匀分布。
这里，x是决定文档分割范围的值——例如，x值在最小键值（例如-100）和-75之间形成数据块1，-75到25形成数据块2，依此类推。
分片键基于每个文档内的字段。那些字段中的值将根据分片范围和块数量决定文档所在的分片。这些数据存储并保存在配置服务器副本集中。
分片键值对直接影响集群性能，因此需要谨慎选择。错误选择的分片键可能导致性能或扩展性问题，因为数据块分布不均。您可以通过更改分片键来始终更改数据分布策略。使用文档来为您选择最佳的分片键。
均衡器一个名为均衡器的后台进程自动在不同分片之间迁移数据块，以确保每个分片的数据量始终均匀。均衡器在副本集的主节点上运行。如果特定分片中的数据达到指定的阈值，均衡器将在分片之间迁移数据。均衡器还会解决向集群添加或从集群中删除分片时造成的失衡。
分片策略分片策略是分布式数据库（如MongoDB）用于分区数据的方法。使用的策略类型可以取决于查询模式、应用程序用例和数据分布模式。例如，区域分片更适合需要根据客户地理位置划分数据的场景。
MongoDB支持以下分片策略来在分片集群中分配数据：
范围分片哈希分片区域分片基于范围的分片基于范围的分片根据分片键值将数据划分为范围。然后，根据分片键值将每个数据块分配到一个范围。
值“接近”的分片键范围更有可能位于同一数据块中。这允许进行定向操作，因为mongos可以将操作路由到仅包含所需数据的分片。
上一节中关于分片键的图示是范围分片的示例。
哈希分片哈希分片涉及计算分片键字段值的哈希。然后，根据哈希分片键值将每个数据块分配到一个范围。
尽管分片键的范围可能“接近”，但它们的哈希值不太可能位于同一数据块中。基于哈希值的分布有助于更均匀的数据分布，尤其是在分片键单调变化的数据库集中。然而，哈希分片不提供基于范围的效率操作。
区域分片区域分片根据应用程序要求将数据组织到不同的区域。例如，您可能希望将所有欧洲用户的数据存储在一起，因此可以创建一个包含所有欧洲客户数据的区域。每个区域可以关联一个或多个分片，每个分片可以包含一个或多个区域的数据。
如何在 MongoDB 中实现分片部署和管理分片集群最简单、最方便、最经济的方式是通过数据库即服务，它简化了分片集群的实现。
要启用分片，您需要从您的MongoDB Atlas集群开启它。
为什么使用MongoDB Atlas？如果您想自行操作，请按照以下说明进行。确保用您的设置的相关值替换所有在 < 和 > 之间的内容。我们将设置一个配置服务器和分片（都在三个节点的副本集中），以及一个mongos服务器。
让我们开始吧。
1. 配置配置服务器每个配置服务器副本集可以有任意数量的 mongod 进程（最多 50 个），但有以下例外：没有仲裁者和没有零优先级成员。对于每一个，您都需要使用 --configsvr 选项来启动它。例如
mongod --configsvr --replSet
mongosh --host
rs.initiate(
{
_id: "
configsvr: true,
members: [
{ _id : 0, host : "
{ _id : 1, host : "
{ _id : 2, host : "
]
}
)配置服务器副本集设置并运行后，我们可以创建分片。有关副本集配置的更多信息，请访问 MongoDB 官方文档页面 副本集配置。
2. 设置分片如前所述，每个分片本身就是一个副本集。此过程将与配置服务器类似，但使用 --shardsvr 选项。请确保为每个分片使用不同的副本集名称。
mongod --shardsvr --replSet
mongosh --host
rs.initiate(
{
_id: "
members: [
{ _id : 0, host : "
{ _id : 1, host : "
{ _id : 2, host : "
]
}
)3. 启动 mongos最后，设置 mongos 并将其指向您的配置服务器副本集
mongos --configdb
4. 配置并开启数据库的分片连接到您的 mongos
mongosh --host
sh.addShard( "
sh.enableSharding("
sh.shardCollection("
sh.shardCollection("
更多信息请参阅 MongoDB 文档中的 分片指南 或 分片方法。
常见问题解答MongoDB 分片是如何工作的？在 MongoDB 中，一个 分片集群 由分片、路由器和配置服务器组成。数据分布在分片中，路由器处理客户端请求，配置服务器维护整体分片状态。MongoDB 中的分片键是什么？分片键 基于每个文档内的字段。这些字段中的值将根据分片范围和块数量决定文档所在的分片。此数据存储在配置服务器副本集中。
每个分片键都需要一个索引或自动构建一个索引，作为分片命令的一部分，如果集合为空且缺少所需的索引，则分片键将对集群性能产生直接影响，并可能导致您的应用程序访问模式出现瓶颈。请参阅 文档 以选择最适合您的分片键。
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