一文带你搞明白MongoDB分布式集群

2024-09-07 00:22:36

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供稿：网友

本文给大家介绍的关于MongoDB分布式集群的内容，要想更好的运用MongoDB，对MongoDB分布式集群的充分了解是有必要的，下面就跟随小编深入了解MongoDB 分布式集群吧。

       在分布式应用系统中，mongodb 已经成为 NoSQL 经典数据库。要想很好的使用 mongodb，仅仅知道如何使用它是不够的。只有对其架构原理等有了充分认识，才能在实际运用中使其更好地服务于应用，遇到问题知道怎么处理，而不是抓瞎抹黑。

       集群概览

       mongodb 相关的进程分为三类：

mongo 进程 -C 该进程是 mongodb 提供的 shell 客户端进程，通过该客户端可以发送命令并操作集群；
mongos 进程 -C mongodb 的路由进程，负责与客户端连接，转发客户端请求到后端集群，对客户端屏蔽集群内部结构；
mongod 进程 -C 提供数据读写的 mongodb 实例进程。

柜台服务员接受客户的保单业务请求（mongos 路由节点接收客户端的操作请求）；
柜台服务员查询文件目录系统查看该保单应该保存到哪个仓库（mongos 节点与 config 配置节点通信，查询相关操作数据在哪个分片节点）；
知道哪个仓库后，柜台服务员将保单给仓库管理员，仓库管理员将保单放到指定仓库中（mongos 节点将请求发送给数据所在分片节点，分片节点进行读写处理）。
       mongos 路由服务

       mongos 服务类似网关，连接 mongodb 集群与应用程序，对外屏蔽 mongodb 内部结构，应用程序只需要将请求发送给 mongos，而无需关心集群内部副本分片等信息。

       mongos 本身不保存数据与索引信息，它通过查询 config 配置服务来获取，所以可以考虑将 mongos 与应用程序部署在同一台服务器上，当服务器宕机时 mongos 也一起失效，防止出现 mongos 闲置。

       mongos 节点也可以是单个节点，但为了高可用，一般部署多个节点。就像柜台服务员一样，可以有多个，相互之间没有主备关系，都可以独立处理业务。

       需要注意的是，在开启分片的情况下，应用程序应该避免直接连接分片节点进行数据修改，因为这种情况下很可能造成数据不一致等严重后果，而是通过 mongos 节点来操作。

       config 配置服务

       config 配置节点本质也是一个副本集，副本集中存放集群的元数据，如各个分片上的数据块列表，数据范围，身份验证等信息。如下，可以看到数据库 config，数据库中集合保存了集群的重要元数据。

mongos> use config;
switched to db config
mongos> show collections;
changelog
chunks
collections
databases
lockpings
locks
migrations
mongos
shards
tags
transactions
version
       一般情况下，用户不应该直接变更 config 的数据，否则很可能造成严重后果。

       所以副本集是一个纵向概念，描述的是相同的数据存储在多个节点上；而分片是一个横向概念，描述的是全量数据被切成不同的片段，每个片段独立存储。这个片段就是分片，而分片通过副本集进行存储。

       副本集

       副本集包含三种角色：

主节点（Primary）
副节点（Secondary）
仲裁节点（Arbiter）
       一个副本集由一个主节点，多个副节点，0或多个仲裁节点组成。

       主节点与副节点是数据节点。主节点提供数据的写操作，数据写到主节点后，会通过同步机制同步到副节点上。默认读操作也由主节点提供，但是可以手动设置 read preference，优先从副节点读取。

       仲裁节点不是数据节点，不存储数据，也不提供读写操作。仲裁节点是作为投票者存在，当主节点异常需要进行切换时，仲裁节点有投票权，但没有被投票权。仲裁节点可以在资源有限的情况下，依然支持故障恢复。比如只有2个节点的硬盘资源，在这种情况下可以增加一个不占存储的仲裁节点，组成“一主一副一仲裁”的副本集架构，当主节点宕掉时，副节点能够自动切换。

       节点间通过“心跳”进行沟通，以此知道彼此的状态。当主节点异常不可用时，从其他有被投票权的节点中投票选出一个升级为主节点，继续保持服务高可用。这里投票采取“大多数”原则，即需要多于总节点数一半的节点同意，才能被选举成主节点。也因此不建议采用偶数个节点组成副本集，因为偶数情况下，如果发生半数节点网络隔离，隔离的半数节点达不到“大多数”的要求，无法选举产生新的主节点。

（编辑：武林网）

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