MongoDB Sharding Cluster介绍与搭建

数据库 2021-03-02 00:41:05 阅读次数: 0

MongoDB分片介绍

分片（sharding）是MongoDB用来将大型集合分割到不同服务器（或者说一个集群）上所采用的方法。尽管分片起源于关系型数据库分区，但MongoDB分片完全又是另一回事。
和MySQL分区方案相比，MongoDB的最大区别在于它几乎能自动完成所有事情，只要告诉MongoDB要分配数据，它就能自动维护数据在不同服务器之间的均衡。

分片的目的

高数据量和吞吐量的数据库应用会对单机的性能造成较大压力,大的查询量会将单机的CPU耗尽,大的数据量对单机的存储压力较大,最终会耗尽系统的内存而将压力转移到磁盘IO上。
为了解决这些问题,有两个基本的方法: 垂直扩展和水平扩展。

  • 垂直扩展：增加更多的CPU和存储资源来扩展容量。
  • 水平扩展：将数据集分布在多个服务器上。水平扩展即分片。

MongoDB几个基本概念

各种概念由小到大；

  • 片键shard key：文档中的一个字段
  • 文档doc：包含shard key的一行数据
  • 块chunk：包含n个文档
  • 分片shard：包含n个chunk
  • 集群cluster：包含n个分片

重点说一下Chunk，在一个shard server内部，MongoDB还是会把数据分为chunks，每个chunk代表这个shard server内部一部分数据。chunk的产生，会有以下两个用途：

  • Splitting：当一个chunk的大小超过配置中的chunk size时，MongoDB的后台进程会把这个chunk切分成更小的chunk，从而避免chunk过大的情况
  • Balancing：在MongoDB中，balancer是一个后台进程，负责chunk的迁移，从而均衡各个shard server的负载，系统初始1个chunk，chunk size默认值64M,生产库上选择适合业务的chunk size是最好的。MongoDB会自动拆分和迁移chunks。

分片集群架构

组件 说明
Config Server 存储集群所有节点、分片数据路由信息。默认需要配置3个Config Server节点。
Mongos 提供对外应用访问，所有操作均通过mongos执行。一般有多个mongos节点。数据迁移和数据自动平衡。
Mongod 存储应用数据记录。一般有多个Mongod节点，达到数据分片目的。

官方架构图如下：
MongoDB Sharding Cluster介绍与搭建

配置过程

规划：

10个实例，端口号：38017-38026

  1. configserver:
    3台构成的复制集（1主两从，不支持arbiter）38018-38020（复制集名字configsvr）
  2. shard节点：
    sh1：38021-23 （1主两从，其中一个节点为arbiter，复制集名字sh1）
    sh2：38024-26 （1主两从，其中一个节点为arbiter，复制集名字sh2）

  3. router(mongos)节点
    一个router节点：38017

    shard复制集配置：

  4. 目录创建 
    mkdir -p /mongodb/38021/conf  /mongodb/38021/log  /mongodb/38021/data
mkdir -p /mongodb/38022/conf  /mongodb/38022/log  /mongodb/38022/data
mkdir -p /mongodb/38023/conf  /mongodb/38023/log  /mongodb/38023/data
mkdir -p /mongodb/38024/conf  /mongodb/38024/log  /mongodb/38024/data
mkdir -p /mongodb/38025/conf  /mongodb/38025/log  /mongodb/38025/data
mkdir -p /mongodb/38026/conf  /mongodb/38026/log  /mongodb/38026/data

  5. 修改配置文件
    sh1: 

    cat > /mongodb/38021/conf/mongodb.conf<<EOF 
systemLog:
destination: file
path: /mongodb/38021/log/mongodb.log   
logAppend: true
storage:
journal:
    enabled: true
dbPath: /mongodb/38021/data
directoryPerDB: true
#engine: wiredTiger
wiredTiger:
    engineConfig:
    cacheSizeGB: 1
    directoryForIndexes: true
    collectionConfig:
    blockCompressor: zlib
    indexConfig:
    prefixCompression: true
net:
bindIp: 11.111.24.4,127.0.0.1
port: 38021
replication:
oplogSizeMB: 2048
replSetName: sh1  #replica set名称
sharding:
clusterRole: shardsvr  #固定写法
processManagement: 
fork: true
EOF

cp  /mongodb/38021/conf/mongodb.conf  /mongodb/38022/conf/
cp  /mongodb/38021/conf/mongodb.conf  /mongodb/38023/conf/
sed 's#38021#38022#g' /mongodb/38022/conf/mongodb.conf -i
sed 's#38021#38023#g' /mongodb/38023/conf/mongodb.conf -i

    sh2:

    cat > /mongodb/38024/conf/mongodb.conf<<EOF 
systemLog:
destination: file
path: /mongodb/38024/log/mongodb.log   
logAppend: true
storage:
journal:
    enabled: true
dbPath: /mongodb/38024/data
directoryPerDB: true
wiredTiger:
    engineConfig:
    cacheSizeGB: 1
    directoryForIndexes: true
    collectionConfig:
    blockCompressor: zlib
    indexConfig:
    prefixCompression: true
net:
bindIp: 11.111.24.4,127.0.0.1
port: 38024
replication:
oplogSizeMB: 2048
replSetName: sh2
sharding:
clusterRole: shardsvr
processManagement: 
fork: true
EOF

cp  /mongodb/38024/conf/mongodb.conf  /mongodb/38025/conf/
cp  /mongodb/38024/conf/mongodb.conf  /mongodb/38026/conf/
sed 's#38024#38025#g' /mongodb/38025/conf/mongodb.conf -i
sed 's#38024#38026#g' /mongodb/38026/conf/mongodb.conf -i

  6. 启动所有节点，并搭建复制集：

    #启动节点
mongod -f  /mongodb/38021/conf/mongodb.conf 
mongod -f  /mongodb/38022/conf/mongodb.conf 
mongod -f  /mongodb/38023/conf/mongodb.conf 
mongod -f  /mongodb/38024/conf/mongodb.conf 
mongod -f  /mongodb/38025/conf/mongodb.conf 
mongod -f  /mongodb/38026/conf/mongodb.conf  
#配置复制集sh1
mongo --port 38021 admin
config = {_id: 'sh1', members: [
                        {_id: 0, host: '11.111.24.4:38021'},
                        {_id: 1, host: '11.111.24.4:38022'},
                        {_id: 2, host: '11.111.24.4:38023',"arbiterOnly":true}]
        }

rs.initiate(config)

#配置复制集sh2
mongo --port 38024  admin
config = {_id: 'sh2', members: [
                        {_id: 0, host: '11.111.24.4:38024'},
                        {_id: 1, host: '11.111.24.4:38025'},
                        {_id: 2, host: '11.111.24.4:38026',"arbiterOnly":true}]
        }

rs.initiate(config)

    config节点配置：

  7. 目录创建 
    mkdir -p /mongodb/38018/conf  /mongodb/38018/log  /mongodb/38018/data
mkdir -p /mongodb/38019/conf  /mongodb/38019/log  /mongodb/38019/data
mkdir -p /mongodb/38020/conf  /mongodb/38020/log  /mongodb/38020/data

  8. 修改配置文件

    cat > /mongodb/38018/conf/mongodb.conf <<EOF
systemLog:
destination: file
path: /mongodb/38018/log/mongodb.conf
logAppend: true
storage:
journal:
    enabled: true
dbPath: /mongodb/38018/data
directoryPerDB: true
#engine: wiredTiger
wiredTiger:
    engineConfig:
    cacheSizeGB: 1
    directoryForIndexes: true
    collectionConfig:
    blockCompressor: zlib
    indexConfig:
    prefixCompression: true
net:
bindIp: 11.111.24.4,127.0.0.1
port: 38018
replication:
oplogSizeMB: 2048
replSetName: configReplSet
sharding:
clusterRole: configsvr   #固定写法
processManagement: 
fork: true
EOF

cp /mongodb/38018/conf/mongodb.conf /mongodb/38019/conf/
cp /mongodb/38018/conf/mongodb.conf /mongodb/38020/conf/
sed 's#38018#38019#g' /mongodb/38019/conf/mongodb.conf -i
sed 's#38018#38020#g' /mongodb/38020/conf/mongodb.conf -i

  9. 启动节点，并配置复制集

    mongod -f /mongodb/38018/conf/mongodb.conf 
mongod -f /mongodb/38019/conf/mongodb.conf 
mongod -f /mongodb/38020/conf/mongodb.conf 

mongo --port 38018 admin
config = {_id: 'configReplSet', members: [
                        {_id: 0, host: '11.111.24.4:38018'},
                        {_id: 1, host: '11.111.24.4:38019'},
                        {_id: 2, host: '11.111.24.4:38020'}]
        }
rs.initiate(config)

    mongos节点配置

  10. 创建目录 
    mkdir -p /mongodb/38017/conf  /mongodb/38017/log
  11. 配置文件 
    cat >/mongodb/38017/conf/mongos.conf<<EOF
systemLog:
destination: file
path: /mongodb/38017/log/mongos.log
logAppend: true
net:
bindIp: 11.111.24.4,127.0.0.1
port: 38017
sharding:
configDB: configReplSet/11.111.24.4:38018,11.111.24.4:38019,11.111.24.4:38020
processManagement: 
fork: true
EOF
  12. 启动mongos 
    mongos -f /mongodb/38017/conf/mongos.conf

    生产上建议使用多个router，防止出现单点问题，所有节点的router配置一致

分片集群操作

连接到其中一个mongos（11.111.24.4），做以下配置
（1）连接到mongs的admin数据库

# su - mongod
$ mongo 11.111.24.4:38017/admin

（2）添加分片

db.runCommand( { addshard : "sh1/11.111.24.4:38021,11.111.24.4:38022,11.111.24.4:38023",name:"shard1"} )
db.runCommand( { addshard : "sh2/11.111.24.4:38024,11.111.24.4:38025,11.111.24.4:38026",name:"shard2"} )

（3）列出分片

mongos> db.runCommand( { listshards : 1 } )

（4）整体状态查看

mongos> sh.status();

到此MongoDB Sharding Cluster配置完成

使用分片集群

RANGE分片配置及测试

test库下的vast大表进行手工分片

1、激活数据库分片功能

mongo --port 38017 admin
admin>  ( { enablesharding : "数据库名称" } )

eg：
admin> db.runCommand( { enablesharding : "test" } )

2、指定分片建对集合分片

eg：范围片键
--创建索引
use test
> db.vast.ensureIndex( { id: 1 } )
--开启分片
use admin
> db.runCommand( { shardcollection : "test.vast",key : {id: 1} } )

3、集合分片验证

admin> use test
test> for(i=1;i<1000000;i++){ db.vast.insert({"id":i,"name":"shenzheng","age":70,"date":new Date()}); }
test> db.vast.stats()

4、分片结果测试

shard1:
mongo --port 38021
db.vast.count();

shard2:
mongo --port 38024
db.vast.count();

Hash分片例子：

对test2库下的vast大表进行hash
创建哈希索引
（1）对于test2开启分片功能

mongo --port 38017 admin
use admin
admin> db.runCommand( { enablesharding : "test2" } )

（2）对于test2库下的vast表建立hash索引

use test2
test2> db.vast.ensureIndex( { id: "hashed" } )

（3）开启分片

use admin
admin > sh.shardCollection( "test2.vast", { id: "hashed" } )

（4）录入10w行数据测试

use test2
for(i=1;i<100000;i++){ db.vast.insert({"id":i,"name":"shenzheng","age":70,"date":new Date()}); }

（5）hash分片结果测试

mongo --port 38021
use test2
db.vast.count();

mongo --port 38024
use test2
db.vast.count();

分片操作

  1. 判断是否Shard集群
    admin> db.runCommand({ isdbgrid : 1})

  2. 列出所有分片信息
    admin> db.runCommand({ listshards : 1})

  3. 列出开启分片的数据库
    admin> use config
    config> db.databases.find( { "partitioned": true } )
    或者：
    config> db.databases.find() //列出所有数据库分片情况

  4. 查看分片的片键
    config> db.collections.find().pretty()
    {
    "_id" : "test.vast",
    "lastmodEpoch" : ObjectId("58a599f19c898bbfb818b63c"),
    "lastmod" : ISODate("1970-02-19T17:02:47.296Z"),
    "dropped" : false,
    "key" : {
    "id" : 1
    },
    "unique" : false
    }

  5. 查看分片的详细信息
    admin> db.printShardingStatus()
    或
    admin> sh.status() *****

  6. 删除分片节点（谨慎）
    （1）确认blance是否在工作
    sh.getBalancerState()
    （2）删除shard2节点(谨慎)
    mongos> db.runCommand( { removeShard: "shard2" } )
    注意：删除操作一定会立即触发blancer。

引用：https://www.cnblogs.com/duanxz/p/10730121.html
官方文档：https://docs.mongodb.com/manual/sharding/

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转载自blog.51cto.com/hbxztc/2642209
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