MongoDB实践七(数据库分片)

可扩展性 CPU | I/O

高数据量和吞吐量的数据库应用会对单机的性能造成较大压力,大的查询量会将单机的CPU耗尽,大的数据量对单机的存储压力较大,最终会耗尽系统的内存而将压力转移到磁盘IO上。

分片是MongoDB提供的一种机制，其可以将大型的集合分割保存到不同的服务器上。与其他的分区方案相比，MongoDB几乎能自动为我们完成所有事情。只要我们进行简单的配置，并告诉MongoDB要分配的数据，它就可以自动维护数据在不同服务器之间的平衡。同时根据需要增减服务器，MongoDB也会自动移动平移已有数据。

 

纵向扩展：增加更多的CPU和存储资源来扩展容量。

• 增强单一服务器的性能
• 简单的架构和运维模型
• 单一服务器的性能上限

 

 

横向扩展：将数据集分布在多个服务器上。水平扩展即分片。

• 增加提供服务的服务器数量
• 更高的可扩展性
• 增加架构和运维的复杂度

 

分片集群

• 每个分片存储一部分数据，可以部署为复制集。
• mongos路由就可以将客户请求发送至相关的分片。
• 配置服务器保存集群配置和元数据，可以部署为复制集。

 

主分片

• 集群中的每个数据库都会选择一个分片作为主分片。
• 主分片存储所有不需要分片的集合。
• 创建数据库时，数据最少的分片被选为主分片。

 

分片片键

• 片键值被用来将集合中的文档划分为数据段。
• 片键必须对应一个索引或索引前缀(单键或复合键)。
• 可以使用片键值的哈希值来生成哈希片键。

 

选择片键

• 片键值的范围更广（可使用复合片键扩大范围）
• 片键值的分布更平衡（可使用复合片键平衡分布）
• 片键值不要单向增大/减小（可使用哈希片键）

 

数据段分裂

• 数据段尺寸过大或包含过多文档时触发数据段分裂。
• 只有新增/更新文档时才可能自动触发数据段分裂。
• 数据段分裂通过更新元数据来实现。

 

集群的平衡

• 后台运行的平衡器负责监视和调整集群的平衡。
• 当最大和最小分片之间的数据段数量相差过大时触发。
• 集群中添加或移除分片时也会触发。

 

 

配置服务器（建议一定部署成一个复制集）

• 存储各分片数据段列表和数据段范围
• 存储集群的认证和授权配置
• 不同的集群不要共用配置服务器

 

配置服务器（复制集情况下）

• 主节点故障时，配置服务器进入只读模式。
• 只读模式下，数据段分裂和集群平衡都不可执行。
• 整个复制集故障时，分片集群不可用。

 

分片查询

• 客户请求应发给,mongos,而不是分片服务器。
• 当客户查询包含分片片键时，mongos将查询发送给指定分片。
• 否则，mongos将查询发送到所有分片，并汇总所有查询结果。