搭建mongodb分片

本文介绍如何构建MongoDB分片集群,包括ShardServer、ConfigServer和RouteProcess的角色与配置。通过实例演示了分片机制及注意事项。

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Sharding分片概念

这是一种将海量的数据水平扩展的数据库集群系统,数据分表存储在sharding的各个节点上,使用者通过简单的配置就可以很方便地构建一个分布式MongoDB集群。

MongoDB 的数据分块称为 chunk。每个 chunk 都是 Collection中一段连续的数据记录,通常最大尺寸是 200MB,超出则生成新的数据块。

要构建一个 MongoDB Sharding Cluster,需要三种角色:

Shard Server

即存储实际数据的分片,每个Shard可以是一个mongod实例,也可以是一组mongod实例构成的Replica Set。为了实现每个Shard内部的auto-failover,MongoDB官方建议每个Shard为一组Replica Set。关于如何安装及搭建replica set请参考我的另一篇文章 http://gong1208.iteye.com/blog/1558355

 

Config Server

为了将一个特定的collection存储在多个shard中,需要为该collection指定一个shard key,例如{age: 1} ,shard key可以决定该条记录属于哪个chunk。Config Servers就是用来存储:所有shard节点的配置信息、每个chunk的shard key范围、chunk在各shard的分布情况、该集群中所有DB和collection的sharding配置信息。

 

Route Process

这是一个前端路由,客户端由此接入,然后询问Config Servers需要到哪个Shard上查询或保存记录,再连接相应的Shard进行操作,最后将结果返回给客户端。客户端只需要将原本发给mongod的查询或更新请求原封不动地发给Routing Process,而不必关心所操作的记录存储在哪个Shard上。

下面我们在同一台物理机器上构建一个简单的 Sharding Cluster:

架构图如下:

 

 

 

  •       Shard Server 1:27017
  •       Shard Server 2:27018
  •       Config Server :27027
  •       Route Process:40000

 

 

实施步骤

步骤一:

启动Shard Server

mkdir -p /opt/mongodb/data/shard/s0--创建数据目录

mkdir -p/opt/mongodb/data/shard/s1

mkdir -p/opt/mongodb/data/shard/log --创建日志目录

 

/Opt/mongodb/bin/mongod--port 27017 --dbpath /opt/mongodb/data/shard/s0 --fork --logpath/opt/mongodb/data/shard/log/s0.log --启动Shard Server实例1

 

/Opt/mongodb/bin/mongod--port 27018 --dbpath /opt/mongodb/data/shard/s1 --fork --logpath/opt/mongodb/data/shard/log/s1.log --启动Shard Server实例2

步骤二:

启动Config Server

mkdir -p/opt/mongodb/data/shard/config --创建数据目录

/Opt/mongodb/bin/mongod --port 27027 –dbpath/opt/mongodb/data/shard/config --fork        --logpath /opt/mongodb/data/shard/log/config.log --启动Config Server实例

(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—shardsvrconfigsvr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

/Opt/mongodb/bin/mongos--port 40000 --configdb localhost:27027 --fork --logpath

/opt/mongodb/data/shard/log/route.log--chunkSize 1 --启动RouteServer实例

 

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,为了方便测试Sharding效果,我们把chunkSize指定为 1MB。意思是当这个分片中插入的数据大于1M时开始进行数据转移

 

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@localhost~]# /Opt/mongo/bin/mongo admin --port 40000 --此操作需要连接admin库

MongoDBshell version: 2.0.1

connectingto: 127.0.0.1:40000/admin

>db.runCommand({ addshard:"localhost:27017" }) --添加 Shard Server

{"shardAdded" : "shard0000", "ok" : 1 }

>db.runCommand({ addshard:"localhost:27018" })

{"shardAdded" : "shard0001", "ok" : 1 }

>db.runCommand({ enablesharding:"test" }) --设置分片存储的数据库

{"ok" : 1 }

> db.runCommand({shardcollection: "test.users", key: { id:1 }}) --设置分片的集合名称。且必须指定Shard Key,系统会自动创建索引

{"collectionsharded" : "test.users", "ok" : 1 }

 

注意这里我们要注意片键的选择,选择片键时需要根据具体业务的数据形态来选择,切不可随意选择,实际中尤其不要轻易选择自增_id作为片键,除非你很清楚你这么做的目的,具体原因我不在此分析,根据经验推荐一种较合理的片键方式,“自增字段+查询字段”,没错,片键可以是多个字段的组合。

另外这里说明一点,分片的基本机制:分片总是试图将现有数据均分到所有的分片上。举例说,现在有两个分片,我已经选择了id作为片键,假定插入的id是自增的,如1——10000,则分片后的结果是均分,即1——5000在片A,5000——10000在片B,当然,不一定有这么精确,但却是保证尽量的平均的,以此类推,如果有三块分片,同样均分三等分。

         还需要说明的是,一开始插入数据时,数据是只插入到其中一块分片上的,插入完毕后,mongodb内部开始在各片之间进行数据的移动,这个过程可能不是立即的,mongodb足够智能会根据当前负载决定是立即进行移动还是稍后移动。

在插入数据后,立马执行db.users.stats();两次可以验证如上所说。

 

Ok,简单的分片就是这么搭建的,连接上mongos,然后开始插入数据进行验证吧。
<think>嗯,用户问的是在Windows环境下搭建MongoDB分片集群的方法,我得仔细想想怎么回答。首先,我需要回忆一下MongoDB分片集群的基本结构。分片集群通常包括配置服务器、分片服务器(也就是数据节点)和路由节点(mongos)。根据引用中的信息,配置服务器存储元数据,分片服务器存储实际数据,而mongos负责路由请求。用户需要在Windows上配置这些组件,所以步骤应该包括安装MongoDB、配置各个节点、启动服务、启用分片等。 首先,用户可能需要先下载MongoDB的Windows版本,并确保安装路径正确。接下来,需要创建不同的目录来存放配置服务器、分片服务器和路由节点的数据和日志。比如,在D:\mongodb_cluster下创建config、shard1、shard2和mongos目录,每个目录下又有data和log子目录。这一步很重要,因为不同的节点需要独立的数据存储位置,避免冲突。 然后是配置文件的部分。配置服务器需要以--configsvr参数启动,分片服务器则以--shardsvr启动。引用里提到配置服务器需要副本集,但用户可能在测试环境下可能先使用单节点,不过最好还是按照官方推荐配置副本集。不过用户的问题可能只是基础搭建,所以可能简化步骤,先使用单节点配置服务器。但需要注意,生产环境中配置服务器必须是副本集,但如果是测试或学习,可能可以暂时忽略这点?或者应该提醒用户? 接下来,启动各个服务。配置服务器的启动命令是mongod --configsvr,指定dbpath和port。分片服务器同样使用mongod --shardsvr,指定各自的端口和数据路径。路由节点mongos则需要连接到配置服务器,并指定端口。这里需要确保配置服务器的地址和端口正确,比如config_server=127.0.0.1:27019。 然后,用户需要通过mongos连接到集群,并使用sh.addShard命令添加分片。这里的分片如果是单节点,可能需要使用副本集名称,但如果是单机测试,可能需要调整命令。比如,引用中的例子是添加shard11和shard12作为分片,但用户这里可能只是两个分片服务器,没有副本集,所以可能需要直接添加每个分片的地址。例如,sh.addShard("127.0.0.1:27021")和sh.addShard("127.0.0.1:27022"),但根据MongoDB的要求,分片是否必须以副本集形式存在?可能在新版本中,分片必须属于副本集,所以用户可能需要为每个分片创建副本集,即使是在单机上。这可能会让步骤复杂一些,但用户的问题可能希望简化步骤,所以可能需要指出这一点,或者提供两种情况的解决方法。 接下来是启用数据库分片和指定分片键。用户需要先对数据库启用分片,然后选择集合和分片键。比如,执行sh.enableSharding("testdb"),然后sh.shardCollection("testdb.mycollection", {_id: "hashed"})。分片键的选择很重要,这里可能需要提醒用户根据数据分布选择合适的分片键。 验证部分,用户可以使用sh.status()查看分片状态,插入测试数据后检查分布情况。比如,插入大量数据后,观察数据是否分布在不同的分片上。 在注意事项里,应该提到生产环境需要副本集,Windows服务的注册方法,防火墙设置,以及资源占用的问题。比如,分片集群需要较多资源,本地测试可能性能受限,所以建议在服务器上部署。 相关问题的部分,可以引导用户了解如何添加分片分片策略选择、故障处理以及性能优化。比如,分片策略有哈希和范围两种,各有优劣;性能优化可能涉及索引、分片键选择等。 现在需要检查步骤是否正确,特别是分片的添加是否需要副本集。例如,MongoDB 4.4以后是否要求分片必须是副本集?如果是的话,那么在步骤中每个分片服务器需要配置为副本集,即使单节点。这可能会增加步骤的复杂性,但必须准确。比如,启动分片服务器时,除了--shardsvr,还需要指定--replSet参数。然后需要初始化副本集。这可能是一个容易忽略的点,导致分片添加失败。 所以,可能需要调整步骤:每个分片实际上是一个副本集(即使只有一个节点)。因此,在创建分片服务器时,需要为每个分片配置副本集。例如,分片1的启动命令应该包括--replSet shard1,然后连接到该分片,执行rs.initiate()。同样处理分片2。然后再通过mongos添加分片时,指定副本集名称和节点地址,比如sh.addShard("shard1/127.0.0.1:27021")。 如果用户只是想在单机上测试,可能需要这样的步骤,但会增加复杂度。这时候,用户的问题可能希望简化流程,但正确的分片集群搭建确实需要副本集。因此,在回答中应该指出这一点,并提供相应的步骤,或者在步骤中包含副本集的配置,即使是在单机环境下。 综上所述,步骤可能包括: 1. 准备目录结构 2. 启动配置服务器(作为副本集?或者单节点?) 3. 启动分片服务器(每个分片作为副本集,单节点) 4. 启动mongos 5. 添加分片到集群(使用副本集名称) 6. 启用分片分片集合 这样可能更准确,但步骤会更复杂。需要查阅MongoDB官方文档确认,但在引用中提到的配置服务器和分片服务器可能都是副本集。例如,引用[1]中提到“启动分片集群shard1(shard11和shard12)”,说明分片可能是副本集。因此,在Windows环境下,每个分片需要配置为副本集,即使只有一个节点。 因此,步骤需要包括配置副本集的部分。例如,对于每个分片: - 启动分片服务器时指定--shardsvr和--replSet - 连接到其中一个节点,初始化副本集 这可能让步骤变得更多,但更准确。用户可能遇到的困难在于如何配置副本集,特别是在同一台机器上的多个实例。 因此,回答中需要详细说明这些步骤,确保用户能够正确配置每个分片作为副本集,并正确添加到集群中。这可能会让整个教程更复杂,但这是正确搭建分片集群的必要步骤。</think>以下是在Windows系统上搭建MongoDB分片集群的详细步骤: --- ### **一、环境准备** 1. 下载[MongoDB社区版](https://www.mongodb.com/try/download/community),选择Windows版本并安装到目录如`D:\mongodb` 2. 创建集群目录结构: ``` D:\mongodb_cluster ├─config # 配置服务器 │ ├─data │ └─log ├─shard1 # 分片服务器1 │ ├─data │ └─log ├─shard2 # 分片服务器2 │ ├─data │ └─log └─mongos # 路由节点 └─log ``` --- ### **二、配置文件与启动服务** #### **1. 配置服务器(存储元数据)** - 创建配置文件 `D:\mongodb_cluster\config\mongod.conf`: ```yaml systemLog: destination: file path: D:\mongodb_cluster\config\log\config.log storage: dbPath: D:\mongodb_cluster\config\data net: port: 27019 bindIp: 0.0.0.0 sharding: clusterRole: configsvr # 声明为配置服务器[^1] replication: replSetName: configRs # 配置服务器需组成副本集 ``` - 启动命令: ```bash mongod --config D:\mongodb_cluster\config\mongod.conf ``` #### **2. 分片服务器(存储数据)** - **分片1**配置文件 `D:\mongodb_cluster\shard1\mongod.conf`: ```yaml systemLog: destination: file path: D:\mongodb_cluster\shard1\log\shard1.log storage: dbPath: D:\mongodb_cluster\shard1\data net: port: 27021 bindIp: 0.0.0.0 sharding: clusterRole: shardsvr # 声明为分片节点 replication: replSetName: shard1Rs # 分片需组成副本集 ``` - **分片2**配置文件(端口改为`27022`,目录路径调整) - 启动命令: ```bash mongod --config D:\mongodb_cluster\shard1\mongod.conf ``` #### **3. 路由节点(mongos)** - 创建配置文件 `D:\mongodb_cluster\mongos\mongos.conf`: ```yaml systemLog: destination: file path: D:\mongodb_cluster\mongos\log\mongos.log net: port: 27017 bindIp: 0.0.0.0 sharding: configDB: configRs/127.0.0.1:27019 # 指向配置服务器副本集[^3] ``` - 启动命令: ```bash mongos --config D:\mongodb_cluster\mongos\mongos.conf ``` --- ### **三、初始化集群** 1. **初始化配置服务器副本集** 连接`mongo --port 27019`,执行: ```javascript rs.initiate({_id: "configRs", configsvr: true, members: [{_id: 0, host: "127.0.0.1:27019"}]}) ``` 2. **初始化分片副本集** 分别连接分片1(端口27021)和分片2(端口27022),执行类似命令: ```javascript rs.initiate({_id: "shard1Rs", members: [{_id: 0, host: "127.0.0.1:27021"}]}) ``` 3. **添加分片到集群** 连接路由节点`mongo --port 27017`,执行: ```javascript sh.addShard("shard1Rs/127.0.0.1:27021") sh.addShard("shard2Rs/127.0.0.1:27022") ``` --- ### **四、启用分片功能** 1. 对目标数据库启用分片: ```javascript sh.enableSharding("testdb") // 替换为实际数据库名 ``` 2. 为集合指定分片键: ```javascript sh.shardCollection("testdb.mycollection", {_id: "hashed"}) // 按哈希分片 ``` --- ### **五、验证分片** ```javascript sh.status() // 查看分片状态 db.mycollection.stats() // 检查数据分布 ``` --- ### **注意事项** 1. 生产环境需为每个分片和配置服务器部署多节点副本集 2. 可通过`sc create`命令将服务注册为Windows后台进程 3. 若需远程访问,需配置防火墙开放端口 4. 分片集群资源消耗较高,建议在物理服务器部署 ---
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