一. 分片概述
分片（sharding）是指：将数据拆分，将其分散在不同机器的过程，有时也用分区(partitioning)来表示这个概念。将数据分散在不同的机器上，不需要强大的大型计算机就能存储更多的数据，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。
注意：
副本集：能解决自动故障转移，主从复制，集群。解决的问题：数据冗余备份，架构高可用；但不能解决单节点压力问题（硬件限制，并发访问压力）
为什么使用分片:
1、本地磁盘不够大
2、当请求量巨大时会出现内存不足。
3、垂直扩展价格昂贵(内存、磁盘、cpu)
二. 分片集群结构
在MongoDB中使用分片集群结构分布：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-vs4UlO1S-1657022797641)(evernotecid://B1CD39FE-B044-413D-A086-0649DB3F0070/appyinxiangcom/26430792/ENResource/p1225)]
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。
三. 分片实例
分片结构端口分布如下：
Shard Server 1：27031
Shard Server 2：27032
Config Server： 27100
Route Process： 27777
步骤一：启动Shard Server
sudo rm -rf /MongoDB/shard/s1 /MongoDB/shard/s2 /MongoDB/shard/log
sudo mkdir -p /MongoDB/shard/s1 /MongoDB/shard/s2 /MongoDB/shard/log
sudo mongod --port 27031 --dbpath=/MongoDB/shard/s1
sudo mongod --port 27032 --dbpath=/MongoDB/shard/s2
步骤二： 启动Config Server
sudo rm -rf /MongoDB/shard/config
sudo mkdir -p /MongoDB/shard/config
sudo mongod --port 27100 --dbpath=/MongoDB/shard/config
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
mongos --port 27777 --configdb 192.168.17.129:27100
步骤四： 配置Sharding
接下来，我们使用MongoDB Shell登录到mongos，添加Shard节点
mongo admin --port 27777
MongoDB shell version: 2.0.7
connecting to: 127.0.0.1:27777/admin
mongos> db.runCommand({
addshard:"192.168.17.129:27031" })
{
"shardAdded" : "shard0000", "ok" : 1 }
......
mongos> db.runCommand({
addshard:"192.168.17.129:27032" })
{
"shardAdded" : "shard0009", "ok" : 1 }
步骤五：对某个数据库test启用分片
#设置分片存储的数据库
mongos> db.runCommand({
enablesharding:"test" })
{
"ok" : 1 }
步骤六：对collection进行分片
mongos> db.runCommand({
shardcollection: "test.mycol", key: {
_id:1}})
{
"collectionsharded" : "test.mycol", "ok" : 1 }
步骤七：测试
mongo test --port 27777
输出10000条数据
use testvar
num =10000
for (var i=0;i<num;i++){
db.mycol.save({
'_id':i})
}
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27777
步骤八： 查看分片情况
查看分片情况时，必须在config（配置服务器上执行）而且必须在admin（如mongo 127.0.0.1:27100/admin）集合下执行
mongo admin --port 27100 #config（配置服务器上执行）
sh.status()
# 输出如下：
-- Sharding Status ---
sharding version: {
"_id" : 1,
"minCompatibleVersion" : 5,
"currentVersion" : 6,
"clusterId" : ObjectId("57cfcdfef06b33543fdeb52e")
}
shards:
{
"_id" : "shard0000", "host" : "localhost:27031" }
{
"_id" : "shard0001", "host" : "localhost:27032" }
active mongoses:
"3.2.7" : 1
balancer:
Currently enabled: yes
Currently running: no
Failed balancer rounds in last 5 attempts: 0
Migration Results for the last 24 hours:
1 : Success
databases:
{
"_id" : "test", "primary" : "shard0000", "partitioned" : true }
test.mycol
shard key: {
"_id" : 1 }
unique: false
balancing: true
chunks:
shard0000 2
shard0001 1
{
"_id" : {
"$minKey" : 1 } } -->> {
"_id" : 1 } on : shard0001 Timestamp(2, 0)
{
"_id" : 1 } -->> {
"_id" : 57 } on : shard0000 Timestamp(2, 1)
{
"_id" : 57 } -->> {
"_id" : {
"$maxKey" : 1 } } on : shard0000 Timestamp(1, 3)
四. Hashed Sharding
选择哈希片键最大的好处就是保证数据在各个节点分布基本均匀，下面使用_id作为哈希片键做个简单的测试：
mongo admin --port 27777
mongos> db.runCommand({
shardcollection: "test.myhash", key: {
_id:"hashed"}})
{
"collectionsharded" : "test.myhash", "ok" : 1 }
use test
var num =10000
for (var i=0;i<num;i++){
db.myhash.save({
'_id':i})
}
总结：哈希分片将提供的片键散列成一个非常大的长整型作为最终的片键。
