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(rèn)識，才能在實(shí)際運(yùn)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。這篇文章就帶你進(jìn)入 mongodb 集群的大門。

集群概覽

mongodb 相關(guān)的進(jìn)程分為三類：

• mongo 進(jìn)程 – 該進(jìn)程是 mongodb 提供的 shell 客戶端進(jìn)程，通過該客戶端可以發(fā)送命令并操作集群；
• mongos 進(jìn)程 – mongodb 的路由進(jìn)程，負(fù)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(jìn)程 – 提供數(shù)據(jù)讀寫的 mongodb 實(shí)例進(jìn)程。

類比銀行服務(wù)，mongo 進(jìn)程相當(dāng)于客戶，mongos 進(jìn)程是柜臺服務(wù)員，mongod 進(jìn)程是銀行后臺實(shí)際處理業(yè)務(wù)的人員或者流程。客戶只需要和柜臺服務(wù)員溝通，告知辦什么業(yè)務(wù)，柜臺服務(wù)員將業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)往后臺，后臺實(shí)際處理。

下圖是 mongodb 集群的一般拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

如圖，mongodb 集群的節(jié)點(diǎn)分為三類：

• mongos 路由節(jié)點(diǎn)：處理客戶端的連接，扮演存取路由器的角色，將請求分發(fā)到正確的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)上，對客戶端屏蔽分布式的概念；
• config 配置節(jié)點(diǎn)：配置服務(wù)，保存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的元數(shù)據(jù)，比如每個(gè)分片上的數(shù)據(jù)范圍，數(shù)據(jù)塊列表等。配置節(jié)點(diǎn)也是 mongod 進(jìn)程，只是它存儲的數(shù)據(jù)是集群相關(guān)的元數(shù)據(jù)；
• shard 分片節(jié)點(diǎn)：數(shù)據(jù)存儲節(jié)點(diǎn)，分片節(jié)點(diǎn)由若干個(gè)副本集組成，每個(gè)副本集存儲部分全體數(shù)據(jù)，所有副本集的數(shù)據(jù)組成全體數(shù)據(jù)，而副本集內(nèi)部節(jié)點(diǎn)存放相同的數(shù)據(jù)，做數(shù)據(jù)備份與高可用。

還是拿銀行業(yè)務(wù)類比，當(dāng)客戶辦理保單保存業(yè)務(wù)時(shí)，

1. 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(diǎn)接收客戶端的操作請求）；
2. 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(gè)倉庫（mongos 節(jié)點(diǎn)與 config 配置節(jié)點(diǎn)通信，查詢相關(guān)操作數(shù)據(jù)在哪個(gè)分片節(jié)點(diǎn)）；
3. 知道哪個(gè)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(diǎn)將請求發(fā)送給數(shù)據(jù)所在分片節(jié)點(diǎn)，分片節(jié)點(diǎn)進(jìn)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(dāng)服務(wù)器宕機(jī)時(shí) mongos 也一起失效，防止出現(xiàn) mongos 閑置。

mongos 節(jié)點(diǎn)也可以是單個(gè)節(jié)點(diǎn)，但為了高可用，一般部署多個(gè)節(jié)點(diǎn)。就像柜臺服務(wù)員一樣，可以有多個(gè)，相互之間沒有主備關(guān)系，都可以獨(dú)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(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，因?yàn)檫@種情況下很可能造成數(shù)據(jù)不一致等嚴(yán)重后果，而是通過 mongos 節(jié)點(diǎn)來操作。

config 配置服務(wù)

config 配置節(jié)點(diǎn)本質(zhì)也是一個(gè)副本集，副本集中存放集群的元數(shù)據(jù)，如各個(gè)分片上的數(shù)據(jù)塊列表，數(shù)據(jù)范圍，身份驗(yàn)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