第6章 分片

6.1 分片集群架构

6.1.1 分片简介

分片（shard）是指在将数据进行水平切分之后，将其存储到多个不同的服务器节点上的一种扩展方式。分片在概念上非常类似于应用开发中的“水平分表”。不同的点在于，MongoDB本身就自带了分片管理的能力，对于开发者来说可以做到开箱即用。

为什么要分片？

我们知道，MongoDB副本集实现了数据的多副本复制及高可用，但是一个副本集能承载的容量和负载是有限的。在你遇到下面的场景时，就需要考虑使用分片了。

● 存储容量需求超出单机的磁盘容量。

● 活跃的数据集超出单机内存容量，导致很多请求都要从磁盘读取数据，影响性能。

● 写IOPS超出单个MongoDB节点的写服务能力。

6.1.2 分片集群架构

在分片模式下，存储这些不同的切片数据的节点被称为分片节点，一个分片集群（shard cluster）内则包含了多个分片节点。当然，除了分片节点，集群中还需要一些配置节点、路由节点，以保证分片机制的正常运作。

图6-1所示是一个典型的分片集群架构。

图6-1 分片集群架构

架构说明

● 数据分片：分片用于存储真正的数据，并提供最终的数据读写访问。分片仅仅是一个逻辑的概念，它可以是一个单独的mongod实例，也可以是一个副本集。图6-1中的Shard0、Shard1都是一个副本集分片。在生产环境中也一般会使用副本集的方式，这是为了防止数据节点出现单点故障。

● 配置服务器（Config Server）：配置服务器包含多个节点，并组成一个副本集结构，对应于图6-1中的ConfigReplSet。配置副本集中保存了整个分片集群中的元数据，其中包含各个集合的分片策略，以及分片的路由表等。

● 查询路由（mongos）：mongos是分片集群的访问入口，其本身并不持久化数据。mongos启动后，会从配置服务器中加载元数据。之后mongos开始提供访问服务，并将用户的请求正确路由到对应的分片。在分片集群中可以部署多个mongos以分担客户端请求的压力。