MongoDB學習筆記之分區機制概述

分區是mongodb對資料進行水平擴充的一種方式，通過選擇合適的片鍵將資料均勻地儲存在shard server叢集中。

分區組件由shard server叢集、config server和mongos進程組成。如下圖所示：

config server中儲存與分區相關的中繼資料，即有哪些shard server，有哪些chunk，chunk位於哪個shard server上等。

mongos主要負責路由，將用戶端的請求轉寄到對應的shard server上。

shard server上存放了真正的資料，shard server可以是一個mongod，也可以是一個複本集。

config server

config server是一個特殊的mongod執行個體，儲存shard叢集的中繼資料。一台config server容易出現單點故障，官方建議3台config server，既保證資料安全，又降低了多台config server之間資料同步開銷。只要有任何一台config server不可用，config server叢集就變為唯讀，如果都掛了，重啟之前的讀寫請求會丟失。可以在不停機的情況下修改config server的名稱和數量。

config server通過config database來儲存中繼資料,mongos則把中繼資料快取起來。config database中與分區有關的集合有：

config.changelog 記錄中繼資料的變更;

config.chunks 記錄每個chunk的資訊，包括chunk所屬shard，以及chunk的min與max值;

config.lockpings與config.locks儲存了分布式鎖相關資訊，當均衡器在做工作之前需要先擷取鎖; 

config.mongos 儲存mongos執行個體資訊，mongos執行個體間每隔30秒會有心跳檢測;

config.settings 分區相關配置,比如chunk大小，是否啟用均衡器等

config.shards 記錄每個shard對應的機器,如果shard是一個複本集，則為對應複本集的名稱。

chunk

shard中的資料被劃分為多個chunk,每個chunk的預設大小為64M，如果chunk的大小超過64M時，mongos會嘗試對其進行分割，分割後會導致每個shard對應的chunk數不一致，mongos會對這些不均勻的分區進行遷移。

如果發現64M遷移過程太長，可以減小塊大小提高遷移速度，修改塊大小時，已經存在的塊不會立即拆分，而是在下一次拆分時進行。

均衡器

由於遷移是有開銷的，mongodb並不是在發現chunk數不一致時立即進行遷移，有一個migration thresholds概念存在，migration thresholds取值如下：

小於20	2
20~79	4
>=80	8

遷移過程如下：

（1）mongos發送movechunk命令給源分區

（2）源分區執行內部的moveChunk操作，這時對chunk的寫操作寫到源分區

（3）目的分區從源分區拷貝資料，一次一個chunk

（4）拷貝完最後一個chunk後，緊接著執行一個同步操作，把遷移過程中的修改同步到目的分區

（5）同步完成後，目的分區串連到config database,更新中繼資料，修改遷移塊對應的shard資訊

（6）更新中繼資料成功後，在源分區上刪除chunk資料

均衡器分為手動均衡和自動均衡，通過setBalancerState(false)設定後，均衡器不會進入均衡過程，可以在locks表中查看均衡器的狀態。當向叢集中添加新分區時，均衡器會嘗試為該分區寫資料，從而觸發一系列的遷移過程，影響應用程式效能，在添加分區時一般應關閉均衡器，或者控制均衡器的啟動時間範圍。