一文帶你搞明白MongoDB分布式集群

2024-09-07 00:22:36

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供稿：網(wǎng)友

本文給大家介紹的關(guān)于MongoDB分布式集群的內(nèi)容，要想更好的運用MongoDB，對MongoDB分布式集群的充分了解是有必要的，下面就跟隨小編深入了解MongoDB 分布式集群吧。

       在分布式應(yīng)用系統(tǒng)中，mongodb 已經(jīng)成為 NoSQL 經(jīng)典數(shù)據(jù)庫。要想很好的使用 mongodb，僅僅知道如何使用它是不夠的。只有對其架構(gòu)原理等有了充分認識，才能在實際運用中使其更好地服務(wù)于應(yīng)用，遇到問題知道怎么處理，而不是抓瞎抹黑。

       集群概覽

       mongodb 相關(guān)的進程分為三類：

mongo 進程 -C 該進程是 mongodb 提供的 shell 客戶端進程，通過該客戶端可以發(fā)送命令并操作集群；
mongos 進程 -C mongodb 的路由進程，負責(zé)與客戶端連接，轉(zhuǎn)發(fā)客戶端請求到后端集群，對客戶端屏蔽集群內(nèi)部結(jié)構(gòu)；
mongod 進程 -C 提供數(shù)據(jù)讀寫的 mongodb 實例進程。

柜臺服務(wù)員接受客戶的保單業(yè)務(wù)請求（mongos 路由節(jié)點接收客戶端的操作請求）；
柜臺服務(wù)員查詢文件目錄系統(tǒng)查看該保單應(yīng)該保存到哪個倉庫（mongos 節(jié)點與 config 配置節(jié)點通信，查詢相關(guān)操作數(shù)據(jù)在哪個分片節(jié)點）；
知道哪個倉庫后，柜臺服務(wù)員將保單給倉庫管理員，倉庫管理員將保單放到指定倉庫中（mongos 節(jié)點將請求發(fā)送給數(shù)據(jù)所在分片節(jié)點，分片節(jié)點進行讀寫處理）。
       mongos 路由服務(wù)

       mongos 服務(wù)類似網(wǎng)關(guān)，連接 mongodb 集群與應(yīng)用程序，對外屏蔽 mongodb 內(nèi)部結(jié)構(gòu)，應(yīng)用程序只需要將請求發(fā)送給 mongos，而無需關(guān)心集群內(nèi)部副本分片等信息。

       mongos 本身不保存數(shù)據(jù)與索引信息，它通過查詢 config 配置服務(wù)來獲取，所以可以考慮將 mongos 與應(yīng)用程序部署在同一臺服務(wù)器上，當服務(wù)器宕機時 mongos 也一起失效，防止出現(xiàn) mongos 閑置。

       mongos 節(jié)點也可以是單個節(jié)點，但為了高可用，一般部署多個節(jié)點。就像柜臺服務(wù)員一樣，可以有多個，相互之間沒有主備關(guān)系，都可以獨立處理業(yè)務(wù)。

       需要注意的是，在開啟分片的情況下，應(yīng)用程序應(yīng)該避免直接連接分片節(jié)點進行數(shù)據(jù)修改，因為這種情況下很可能造成數(shù)據(jù)不一致等嚴重后果，而是通過 mongos 節(jié)點來操作。

       config 配置服務(wù)

       config 配置節(jié)點本質(zhì)也是一個副本集，副本集中存放集群的元數(shù)據(jù)，如各個分片上的數(shù)據(jù)塊列表，數(shù)據(jù)范圍，身份驗證等信息。如下，可以看到數(shù)據(jù)庫 config，數(shù)據(jù)庫中集合保存了集群的重要元數(shù)據(jù)。

mongos> use config;
switched to db config
mongos> show collections;
changelog
chunks
collections
databases
lockpings
locks
migrations
mongos
shards
tags
transactions
version
       一般情況下，用戶不應(yīng)該直接變更 config 的數(shù)據(jù)，否則很可能造成嚴重后果。

       所以副本集是一個縱向概念，描述的是相同的數(shù)據(jù)存儲在多個節(jié)點上；而分片是一個橫向概念，描述的是全量數(shù)據(jù)被切成不同的片段，每個片段獨立存儲。這個片段就是分片，而分片通過副本集進行存儲。

       副本集

       副本集包含三種角色：

主節(jié)點（Primary）
副節(jié)點（Secondary）
仲裁節(jié)點（Arbiter）
       一個副本集由一個主節(jié)點，多個副節(jié)點，0或多個仲裁節(jié)點組成。

       主節(jié)點與副節(jié)點是數(shù)據(jù)節(jié)點。主節(jié)點提供數(shù)據(jù)的寫操作，數(shù)據(jù)寫到主節(jié)點后，會通過同步機制同步到副節(jié)點上。默認讀操作也由主節(jié)點提供，但是可以手動設(shè)置 read preference，優(yōu)先從副節(jié)點讀取。

       仲裁節(jié)點不是數(shù)據(jù)節(jié)點，不存儲數(shù)據(jù)，也不提供讀寫操作。仲裁節(jié)點是作為投票者存在，當主節(jié)點異常需要進行切換時，仲裁節(jié)點有投票權(quán)，但沒有被投票權(quán)。仲裁節(jié)點可以在資源有限的情況下，依然支持故障恢復(fù)。比如只有2個節(jié)點的硬盤資源，在這種情況下可以增加一個不占存儲的仲裁節(jié)點，組成“一主一副一仲裁”的副本集架構(gòu)，當主節(jié)點宕掉時，副節(jié)點能夠自動切換。

       節(jié)點間通過“心跳”進行溝通，以此知道彼此的狀態(tài)。當主節(jié)點異常不可用時，從其他有被投票權(quán)的節(jié)點中投票選出一個升級為主節(jié)點，繼續(xù)保持服務(wù)高可用。這里投票采取“大多數(shù)”原則，即需要多于總節(jié)點數(shù)一半的節(jié)點同意，才能被選舉成主節(jié)點。也因此不建議采用偶數(shù)個節(jié)點組成副本集，因為偶數(shù)情況下，如果發(fā)生半數(shù)節(jié)點網(wǎng)絡(luò)隔離，隔離的半數(shù)節(jié)點達不到“大多數(shù)”的要求，無法選舉產(chǎn)生新的主節(jié)點。

（編輯：武林網(wǎng)）

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