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| 总结/Edison Zhou
MongoDB的一大特色就在于其原生的横向扩展能力，具体体现就是分片集 。本篇，我们来了解一下MongoDB分片集的机制及其原理 。
1 为什么要分片？
我们都知道，在关系型数据库如MySQL中，当数据量过大造成事务执行缓慢的时候，减少每次查询数据总量是解决之道 。因为，数据量一旦过大，索引也会相应增大，这时对索引的维护成本也会增加，进而降低事务执行性能 。这时，我们的总体解决思路一般都是 分表 。
在MongoDB中，当数据容量日益增大访问性能日渐降低时，单库已有巨大数据量如10TB时，我们的解决思路其实也是 分表，只不过在MongoDB中，这叫 分片集 。
分片集是MongoDB提供的一个原生的横向扩展能力，无需引入其他的中间件就可以轻松实现 。
未分片：
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两个分片集：
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当使用分片之后，单个分片集的数据量就有了限制，从而保证了查询的性能 。更为重要的是，增加一个分片，使用的时间可控，这就为横向扩展提供了良好的基础 。
2 引入分片集的部署架构
首先，我们来看看MongoDB常见部署的架构，如下图所示：
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可以看到，MongoDB可以单机运行、可以复制集运行 也可以 分片集群运行 。复制集可以保证数据的高可用，而分片集群则可以保证横向扩展性 。
其次，我们来看看一个完整分片集群到底长什么样，它如下图所示：
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从上图所知，整个分片集群会包括如下几个组成部分：
（1）mongos
mongos是路由节点，它承上启下，作为mongodb集群的单一入口，它主要转发应用程序端的请求 并 选择合适的数据节点进行读写，最后合并多个数据节点的返回 。mongos是无状态的，一般建议至少部署两个节点，推荐三个 。
（2）config
config是配置（目录）节点，你可以理解为它存储了如何分片的规则，这些规则就是元数据，类似于下表所示的数据：
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（3）replica set 复制集
复制集节点就是最终的数据存储节点了，以复制集为单位，横向扩展 。MongoDB允许最大有1024个分片，每个分片的数据不重复，所有分片在一起才可以完整工作 。在实际应用场景中，最佳实践是每个分片的数据量尽量不超过3TB，尽可能保持在2TB内一个分片，可以提供最佳的读写性能 。
这里再介绍一下，一个分片集群内部到底包含哪些东西？
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一个集群（Cluster）包括多个分片（Shard），每个分片包含多个块（Chunk），每个块包含多个文档（Document），每个文档包含了一行含有片键（Shard Key）的数据，而这个片键就是文档中的一个用来进行分片的字段 。
最后，MongoDB分片集群到底有什么特点？
（1）对于应用程序端，它完全透明，不需要额外的特殊处理，只需要对接mongos节点就行 。
（2）mongos对数据自动均衡，应用程序端不需要像Memcached一样做客户端负载均衡 。
（3）分片集可以做到动态扩容，无须对已有MongoDB服务下线 。
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