带你深入了解 MongoDB 分布式集群
2024-02-08 11:17作者：下载吧
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。这篇文章就带你进入 mongodb 集群的大门。
集群概览
mongodb 相关的进程分为三类：
- mongo 进程 – 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 – 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 – 提供数据读写的 mongodb 实例进程。
类比银行服务，mongo 进程相当于客户，mongos 进程是柜台服务员，mongod 进程是银行后台实际处理业务的人员或者流程。客户只需要和柜台服务员沟通，告知办什么业务，柜台服务员将业务转往后台，后台实际处理。
下图是 mongodb 集群的一般拓扑结构。
如图，mongodb 集群的节点分为三类：
- mongos 路由节点：处理客户端的连接，扮演存取路由器的角色，将请求分发到正确的数据节点上，对客户端屏蔽分布式的概念；
- config 配置节点：配置服务，保存数据结构的元数据，比如每个分片上的数据范围，数据块列表等。配置节点也是 mongod 进程，只是它存储的数据是集群相关的元数据；
- shard 分片节点：数据存储节点，分片节点由若干个副本集组成，每个副本集存储部分全体数据，所有副本集的数据组成全体数据，而副本集内部节点存放相同的数据，做数据备份与高可用。
还是拿银行业务类比，当客户办理保单保存业务时，
- 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