MongoDB——副本集与分片

MongoDB 复制（副本集）

介绍

  MongoDB复制是将数据同步在多个服务器的过程。

  复制提供了数据的冗余备份，并在多个服务器上存储数据副本，提高了数据的可用性， 并可以保证数据的安全性。

  复制还允许您从硬件故障和服务中断中恢复数据。

什么是复制

  1保障数据的安全性
  2数据高可用性 (24*7)
  3灾难恢复
  4无需停机维护（如备份，重建索引，压缩）
  5分布式读取数据
  6MongoDB复制原理
  7mongodb的复制至少需要两个节点。其中一个是主节点，负责处理客户端请求，其余的都是从节点，负责复制主节点上的数据。

mongodb各个节点常见的搭配方式

   mongodb各个节点常见的搭配方式为：一主一从、一主多从

  主节点记录在其上的所有操作oplog，从节点定期轮询主节点获取这些操作，然后对自己的数据副本执行这些操作，从而保证从节点的数据与主节点一致。

  MongoDB复制结构图如下所示：

标题副本集特征

  1、N 个节点的集群
  2、任何节点可作为主节点
  3、所有写入操作都在主节点上
  4、自动故障转移
  5、自动恢复
  6、MongoDB副本集设置

主要操作步骤

1、关闭正在运行的MongoDB服务器。

  现在我们通过指定 --replSet 选项来启动mongoDB。–replSet 基本语法格式如下：

mongod --port "PORT" --dbpath "YOUR_DB_DATA_PATH" --replSet "REPLICA_SET_INSTANCE_NAME"

  实例

mongod --port 27017 --dbpath "D:\set up\mongodb\data" --replSet rs0

  以上实例会启动一个名为rs0的MongoDB实例，其端口号为27017。

  启动后打开命令提示框并连接上mongoDB服务。

  在Mongo客户端使用命令rs.initiate()来启动一个新的副本集。

  我们可以使用rs.conf()来查看副本集的配置

  查看副本集状态使用 rs.status() 命令

2、副本集添加成员
  添加副本集的成员，我们需要使用多台服务器来启动mongo服务。进入Mongo客户端，并使用rs.add()方法来添加副本集的成员。

  语法
  rs.add() 命令基本语法格式如下：

>rs.add(HOST_NAME:PORT)
实例
假设你已经启动了一个名为mongod1.net，端口号为27017的Mongo服务。 在客户端命令窗口使用rs.add() 命令将其添加到副本集中，命令如下所示：

>rs.add("mongod1.net:27017")
>

  MongoDB中你只能通过主节点将Mongo服务添加到副本集中， 判断当前运行的Mongo服务是否为主节点可以使用命令db.isMaster() 。

  MongoDB的副本集与我们常见的主从有所不同，主从在主机宕机后所有服务将停止，而副本集在主机宕机后，副本会接管主节点成为主节点，不会出现宕机的情况。

MongoDB 分片

介绍

  在Mongodb里面存在另一种集群，就是分片技术,可以满足MongoDB数据量大量增长的需求。
  当MongoDB存储海量的数据时，一台机器可能不足以存储数据，也可能不足以提供可接受的读写吞吐量。这时，我们就可以通过在多台机器上分割数据，使得数据库系统能存储和处理更多的数据。

为什么使用分片

  1、复制所有的写入操作到主节点
  2、延迟的敏感数据会在主节点查询
  3、单个副本集限制在12个节点
  4、当请求量巨大时会出现内存不足。
  5、本地磁盘不足
  6、垂直扩展价格昂贵

MongoDB分片集群结构分布

下图展示了在MongoDB中使用分片集群结构分布：

上图中主要有如下所述三个主要组件：

Shard:
  用于存储实际的数据块，实际生产环境中一个shard server角色可由几台机器组个一个replica set承担，防止主机单点故障

Config Server:
  mongod实例，存储了整个 ClusterMetadata，其中包括 chunk信息。

Query Routers:
  前端路由，客户端由此接入，且让整个集群看上去像单一数据库，前端应用可以透明使用。

分片实例

分片结构端口分布如下：

Shard Server 1：27020
Shard Server 2：27021
Shard Server 3：27022
Shard Server 4：27023
Config Server ：27100
Route Process：40000

步骤一：启动Shard Server

[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/s0
[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/s1
[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/s2
[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/s3
[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/log
[root@100 /]# /usr/local/mongoDB/bin/mongod --port 27020 --dbpath=/www/mongoDB/shard/s0 --logpath=/www/mongoDB/shard/log/s0.log --logappend --fork
....
[root@100 /]# /usr/local/mongoDB/bin/mongod --port 27023 --dbpath=/www/mongoDB/shard/s3 --logpath=/www/mongoDB/shard/log/s3.log --logappend --fork

步骤二： 启动Config Server

[root@100 /]# mkdir -p /www/mongoDB/shard/config
[root@100 /]# /usr/local/mongoDB/bin/mongod --port 27100 --dbpath=/www/mongoDB/shard/config --logpath=/www/mongoDB/shard/log/config.log --logappend --fork

  注意：这里我们完全可以像启动普通mongodb服务一样启动，不需要添加—shardsvr和configsvr参数。因为这两个参数的作用就是改变启动端口的，所以我们自行指定了端口就可以。

步骤三： 启动Route Process

/usr/local/mongoDB/bin/mongos --port 40000 --configdb localhost:27100 --fork --logpath=/www/mongoDB/shard/log/route.log --chunkSize 500

  mongos启动参数中，chunkSize这一项是用来指定chunk的大小的，单位是MB，默认大小为200MB.

步骤四： 配置Sharding

  接下来，我们使用MongoDB Shell登录到mongos，添加Shard节点

[root@100 shard]# /usr/local/mongoDB/bin/mongo admin --port 40000
MongoDB shell version: 2.0.7
connecting to: 127.0.0.1:40000/admin
mongos> db.runCommand({
     addshard:"localhost:27020" })
{
     "shardAdded" : "shard0000", "ok" : 1 }
......
mongos> db.runCommand({
     addshard:"localhost:27029" })
{
     "shardAdded" : "shard0009", "ok" : 1 }
mongos> db.runCommand({
     enablesharding:"test" }) #设置分片存储的数据库
{
     "ok" : 1 }
mongos> db.runCommand({
     shardcollection: "test.log", key: {
     id:1,time:1}})
{
     "collectionsharded" : "test.log", "ok" : 1 }

  步骤五： 程序代码内无需太大更改，直接按照连接普通的mongo数据库那样，将数据库连接接入接口40000