MongoDB数据库集群技术：副本集&分片，mongodb集群

MongoDB 副本集

MongoDB 副本集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，同时还允许从硬件故障和服务中断中恢复数据。
mongodb 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，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。

这样一个数据冗余系统中，主节点和所有从节点组成一个副本集，mongodb 的副本集拥有以下特点：N 个节点的集群
任何节点可作为主节点
所有写入操作都在主节点上
自动故障转移
自动恢复

mongodb 副本集的设置

副本集的启动，和从节点加入到副本集的操作，只能在主节点上完成，但是主节点随时否可以转移到其他从节点；
启动一个副本集系统的基本步骤如下：在主节点启动 mongod 服务时，可以使用 --replSet 启动副本集，同时指定副本集名称；
连接主节点，初始化新的副本集；
启动各个从节点 mongod 服务，同时这些从从节点也创建和必须初始化副本集，使用同一个副本集 id；
在主节点将这些从节点加入主节点副本集；

以下演示 3 个 mongodb 创建一个副本集系统1）主节点启动 mongod 服务：
?

# 启动 mongodb 服务，设置副本集 rs0

$ mongod --port 27017 --dbpath "/var/run/mongodb/data" --replSet rs0 

2） 2 个从节点分别启动 mongod 服务?

$ mongod --port 27017 --dbpath "/var/run/mongodb/data" --replSet rs0 

3）连接到主节点 mongodb，进行副本集的初始化和配置?

$ mongo

> rs.initiate() ? ? ?# 启动一个新的副本集

> rs.add("233.76.45.12:27107") ? # 加入从节点，该节点为 233.76.45.12 主机 27107 端口上的 mongod 服务

> rs.add("45.76.45.18:27107") ? ?# 加入从节点，该节点为 45.76.45.18 主机 27107 端口上的 mongod 服务

此时一个副本系统已经完成，所有操作直接面向主节点，实际操作由整个副本集集群提供，默认是从主节点读取；从副本集中删除节点如下：?

> rs.remove("45.76.45.18:27107") ?# 删除 45.76.45.18:27107 上的从节点

查看副本集信息

可以使用以下命令参看整个副本集的信息：
?

> rs.conf() ? ? ?# 查看副本集的配置

> rs.status() ? ?# 查看副本集状态

> rs.isMaster() ?# 查看该主机节点是否为副本集主节点

设置从节点读写策略

在从节点可以设置该从节点的读写测策略：?

> rs.getMongo().setReadPref(STRATEGY)

其中策略参数如下：Primary ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?- 从主节点读取；
secondary ? ? ? ? ? ? ? ? - 从从节点读取；
nearest ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?- 从网络延迟最小的节点读取；
primaryPreferred ? ? ? - 基本上从主节点读取，主节点不可用时，从从节点的读取；secondaryPreferred ?- 基本上从从节点读取，从节点不可用时，从主节点读取；

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MongoDB 分片

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，此时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；



在以上这个典型的分片模型中，存在以下 3 种角色：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；
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；

mongodb 分片系统创建示例

以下创建一个 mongodb 分片系统，使用 1 个 Router，1 个 Config Server，2 个 Shard，它们的端口情况如下：?

Reouter： 23.23.23.23：27017

Config Server: 23.23.23.24:27017

Shard 1：23.23.23.25：27017

Shard 2：23.23.23.26：27017

1） 启动 Shard Server?
分别启动 shard server 1，shard server 2；?

$ mongod --port 27017 --dbpath /var/run/mongodb/shard/ --fork

2）启动 Config Sevrer
?

$ mongod --port 27017 ?--dbpath /var/run/mongodb/shard/ --fork

3）启动 Router Server，并绑定 Config Server 和 Shard Server
?

$ mongod --port 27017 --fork --logpath=/var/run/mongo/route.log --configdb 23.23.23.24:27017 --chunkSize 500

※此处需要设置 configdb 参数，用于设置指想的 config server，chunkSize 用于设置 chunk 大小，单位为 MB，默认 200MB；登陆到 Router mongodb，进行进一步设置
?

# 登陆到 router mongodb

$ mongo

> use admin

?

# 添加 shard 分片

> db.runCommand( {addShard("23.23.23.25：27017")} )

> db.runCommand( {addShard("23.23.23.26：27017")} )

?

# 开启分片，设置分片储存的数据库名称，以下为 testdb

> db.runCommand( {enablesharding:"testdb"} )

?

# 设置集合的分片形式，以下对 testdb.students 集合使用 hash 模式分片，对 testdb.address 使用 range 模式分片

> db.runCommand( {shardCollection:"testdb.students",key:{_id:"hashed"}} )

> db.runCommand( {shardCollection:"testdb.address",key:{name:1}} )

之后程序在连接这个分片系统时候，只需要连接 Router Server （23.23.23.23：27017） 即可，分片过程对应用程序时透明的；