Mongodb分片搭建（单实例）

一：分片介绍

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。 

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:

 

 

 

二：实验环境

在同一台机器上模拟一个配置服务器，一个mongos服务器，2个分片（每个分片是单实例）

 

三：实验步骤

3.1 下载解压Mongodb

理应在每台服务器上都下载解压mongodb.由于这里都在同一台机器上模拟操作，故只需解压一次。

tar -xvf mongodb-linux-x86_64-2.6.9.tgz

# 为了方便管理，把安装文件移动到 / data 下

[root@pc download]# mv mongodb-linux-x86_64-2.6.9 /data/mongodb

 

3.2 创建相关目录

为mongodb创建数据库存放的位置和日志文件

[root@pc mongodb]# cd /data/mongodb/
[root@pc mongodb]# mkdir data
[root@pc mongodb]# touch logs
[root@pc mongodb]# ls -ltr
total 68
-rw-r--r-- 1 1046 1046  1359 Mar 23 22:49 README
-rw-r--r-- 1 1046 1046 34520 Mar 23 22:49 GNU-AGPL-3.0
-rw-r--r-- 1 1046 1046 17793 Mar 23 22:49 THIRD-PARTY-NOTICES
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jul 15 13:26 bin
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jul 15 13:34 data
-rw-r--r-- 1 root root     0 Jul 15 13:34 logs
 
#建配置信息服务器数据文件目录
[root@pc download]# mkdir -p /dbs/config
 
#建分片目录
mkdir -p /dbs/shard1
mkdir -p /dbs/shard2
 
#建日志目录
mkdir /logs
 
#建日志文件
touch /logs/config.log 
touch mongos.log 
touch shard1.log 
touch shard2.log 

3.3 配置PATH

[root@pc dbs]# vi /root/.bash_profile 

在PATH行末尾添加：

:/data/mongodb/bin 

[root@pc dbs]# source /root/.bash_profile 

3.4 启动配置服务器

 

配置服务器需要最先启动，mongos服务器需要用到上面的配置信息。配置服务器的启动就像普通mongod一样。

配置服务器不需要很多空间和资源（200MB实际数据大约占1KB的配置空间） 

[root@pc dbs]# mongod --dbpath=/dbs/config --logpath=/logs/config.log  --fork --port 1000

about to fork child process, waiting until server is ready for connections.

forked process: 5055

child process started successfully, parent exiting 

[root@pc ~]# ps -ef | grep mongo

root      9691     1  3 22:31 ?        00:00:00 mongod --dbpath=/dbs/config --logpath=/logs/config.log --fork --port 1000

 

3.5 启动mongos服务器

[root@pc ~]# mongos --port 1001 --logpath=/logs/mongos.log --configdb=192.168.6.51:1000 --fork
2015-07-16T22:32:36.776-0700 warning: running with 1 config server should be done only for testing purposes and is not recommended for production
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 9716
child process started successfully, parent exiting

--configdb这里记录的是配置服务器所在IP和端口号。

配置--conigdb的时候ip地址不能填localhost或127.0.0.1否则添加分片时会返回如下错误信息：

1.    {
2.            "ok" : 0,
3.            "errmsg" : "can't use localhost as a shard since all shards need to communicate. either use all shards and configdbs in localhost or all in actual IPs  host: 192.168.6.51:1000 isLocalHost:0"
4.    }

3.6 启动分片

#分片1

[root@pc ~]# mongod --dbpath=/dbs/shard1 --logpath=/logs/shard1.log  --fork --port 1002

about to fork child process, waiting until server is ready for connections.

forked process: 10583

child process started successfully, parent exiting

 

#分片2 

[root@pc ~]# mongod --dbpath=/dbs/shard2 --logpath=/logs/shard2.log  --fork --port 1003

about to fork child process, waiting until server is ready for connections.

forked process: 10659

child process started successfully, parent exiting

  

3.7 添加分片

#注意：添加分片和切分数据都是在mongos服务器上进行操作的。 

登录mongos服务器，

[root@pc mongodb]# mongo localhost:1001/admin

MongoDB shell version: 2.6.9

connecting to: localhost:1001/admin 

#添加分片

mongos> db.runCommand({addshard:"localhost:1002",allowLocal:true });

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

mongos> db.runCommand({addshard:"localhost:1003",allowLocal:true });

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

#查看所有的片

mongos> use config;
switched to db config

mongos> db.shards.find();

{ "_id" : "shard0000", "host" : "localhost:1002" }

{ "_id" : "shard0001", "host" : "localhost:1003" }

 

3.8 切分数据

默认的是不会将存储的每条数据进行分片处理，需要在数据库和集合的粒度上都开启分片功能。

这里以dba.b为例

mongos> use dba;

switched to db dba

mongos> db.createCollection("b");

{ "ok" : 1 }

 

3.8.1 开启库的分片功能

mongos> use admin;

switched to db admin

mongos> db.runCommand({"enablesharding":"dba"});

{ "ok" : 1 }

 

3.8.2 开启表的分片功能

mongos>  db.runCommand({"shardcollection":"dba.b","key":{"id":1}})
{ "collectionsharded" : "dba.b", "ok" : 1 }
注意：需要切换到admin库执行命令。
片键：上面的key就是所谓的片键（shard key）。MongoDB不允许插入没有片键的文档。但是允许不同文档的片键类型不一样，MongoDB内部对不同类型有一个排序：
 
mongos> use config;
switched to db config
mongos> db.databases.find();
{ "_id" : "admin", "partitioned" : false, "primary" : "config" }
{ "_id" : "dba", "partitioned" : true, "primary" : "shard0000" }
 
可以看到dba这个库分片了。
 
mongos> db.chunks.find();
{ "_id" : "dba.b-id_MinKey", "lastmod" : Timestamp(1, 0), "lastmodEpoch" : ObjectId("55a8c850fe175819f8525593"), "ns" : "dba.b", "min" : { "id" : { "$minKey" : 1 } }, "max" : { "id" : { "$maxKey" : 1 } }, "shard" : "shard0000" }
 
Chunks：理解MongoDB分片机制的关键是理解Chunks。mongodb不是一个分片上存储一个区间，而是每个分片包含多个区间，这每个区间就是一个块。

3.9 分片测试

mongos> use dba;
switched to db dba
mongos> for(i=0;i<100000;i++){ db.b.insert({"id":i,"Name":"baidandan","Date":new Date()}); }
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
 
mongos> use config;
switched to db config
mongos> db.chunks.find();
{ "_id" : "dba.b-id_MinKey", "lastmod" : Timestamp(2, 1), "lastmodEpoch" : ObjectId("55a8c850fe175819f8525593"), "ns" : "dba.b", "min" : { "id" : { "$minKey" : 1 } }, "max" : { "id" : 0 }, "shard" : "shard0000" }
{ "_id" : "dba.b-id_0.0", "lastmod" : Timestamp(1, 3), "lastmodEpoch" : ObjectId("55a8c850fe175819f8525593"), "ns" : "dba.b", "min" : { "id" : 0 }, "max" : { "id" : 5562 }, "shard" : "shard0000" }
{ "_id" : "dba.b-id_5562.0", "lastmod" : Timestamp(2, 0), "lastmodEpoch" : ObjectId("55a8c850fe175819f8525593"), "ns" : "dba.b", "min" : { "id" : 5562 }, "max" : { "id" : { "$maxKey" : 1 } }, "shard" : "shard0001" }
 

我们可以看到现在有三个块：（-∞,0）在shard0000上,[0,5562）在shard0000上和[5562,+ ∞）在shard0001上。

数据已经被自动分配到了这两个片上面。

 Note:通过sh.status()可以很直观的查看当前整个集群的分片情况，类似如下：

mongos> sh.status();
--- Sharding Status --- 
  sharding version: {
"_id" : 1,
"version" : 4,
"minCompatibleVersion" : 4,
"currentVersion" : 5,
"clusterId" : ObjectId("55a89388fe175819f8524cc2")
}
  shards:
{  "_id" : "shard0000",  "host" : "localhost:1002" }
{  "_id" : "shard0001",  "host" : "localhost:1003" }
  databases:
{  "_id" : "admin",  "partitioned" : false,  "primary" : "config" }
{  "_id" : "dba",  "partitioned" : true,  "primary" : "shard0000" }
dba.b
shard key: { "id" : 1 }
chunks:
shard0000	2
shard0001	1
{ "id" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "id" : 0 } on : shard0000 Timestamp(2, 1) 
{ "id" : 0 } -->> { "id" : 5562 } on : shard0000 Timestamp(1, 3) 
{ "id" : 5562 } -->> { "id" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard0001 Timestamp(2, 0) 

在分片服务器上查看下数据

--分片1
[root@pc config]# mongo localhost:1002/admin
MongoDB shell version: 2.6.9
connecting to: localhost:1002/admin
> show dbs;
admin  (empty)
dba    0.078GB
local  0.078GB
> use dba;
switched to db dba
> db.b.find().count();
5562
 
--分片2
[root@pc ~]# mongo localhost:1003
MongoDB shell version: 2.6.9
connecting to: localhost:1003/test
> show dbs;
admin  (empty)
dba    0.078GB
local  0.078GB
> use dba;
switched to db dba
> show tables;
b
system.indexes
> db.b.find().count();
94438

--本篇文章参考自：搭建mongodb分片，MongoDB分片实战(二)：Sharding，Mongodb权威指南。