MongoDB分片如何配置

MongoDB 分片配置全流程

一 架构与准备

• 组件与端口规划
  • Config Server 副本集：建议至少 3 节点，存储集群元数据，端口常用 27019。
  • Shard 副本集：每个分片是 1 个副本集，建议至少 3 节点，端口常用 27018。
  • mongos 路由：客户端入口，端口常用 27017。
• 基本前提
  • 各节点时间同步（如 NTP）、网络互通、防火墙放通对应端口。
  • 安装相同版本的 MongoDB，并准备数据与日志目录。
  • 生产环境强烈建议每个分片使用副本集以提供高可用。

二 部署步骤

1. 启动并初始化 Config Server 副本集
   • 配置示例（/etc/mongod.conf）：

     sharding:
       clusterRole: configsvr
     replication:
       replSetName: configReplSet
     net:
       port: 27019
       bindIp: 0.0.0.0
     storage:
       dbPath: /var/lib/mongo
     

   • 初始化：

     mongo --port 27019
     rs.initiate({
       _id: "configReplSet",
       configsvr: true,
       members: [
         { _id: 0, host: "cfg1:27019" },
         { _id: 1, host: "cfg2:27019" },
         { _id: 2, host: "cfg3:27019" }
       ]
     })
     

2. 启动并初始化各 Shard 副本集
   • 配置示例（/etc/mongod.conf）：

     sharding:
       clusterRole: shardsvr
     replication:
       replSetName: shard1
     net:
       port: 27018
       bindIp: 0.0.0.0
     storage:
       dbPath: /var/lib/mongo
     

   • 初始化（以 shard1 为例）：

     mongo --port 27018
     rs.initiate({
       _id: "shard1",
       members: [
         { _id: 0, host: "s1a:27018" },
         { _id: 1, host: "s1b:27018" },
         { _id: 2, host: "s1c:27018" }
       ]
     })
     

     其他分片（shard2、shard3…）同理。
3. 启动 mongos

   mongos --configdb configReplSet/cfg1:27019,cfg2:27019,cfg3:27019 --port 27017
   

4. 通过 mongos 添加分片

   mongo --port 27017
   sh.addShard("shard1/s1a:27018,s1b:27018,s1c:27018")
   sh.addShard("shard2/s2a:27018,s2b:27018,s2c:27018")
   

5. 验证集群状态

   sh.status()
   

   看到各 shard 已注册、各 chunk 分布正常即为连通成功。

三 为数据库与集合启用分片

• 启用数据库分片

  sh.enableSharding("mongodbtest")
  

• 选择片键并建立索引
  • 范围分片（适合范围查询）

    db.customer.createIndex({ name: 1 })
    sh.shardCollection("mongodbtest.customer", { name: 1 })
    

  • 哈希分片（写入更均衡，范围查询需广播）

    db.customer.createIndex({ name: "hashed" })
    sh.shardCollection("mongodbtest.customer", { name: "hashed" })
    

• 观察分片与数据分布

  sh.status()
  db.stats()
  

• 片键变更能力提示
  • 4.4 起可用 refineCollectionShardKey 为片键添加后缀字段优化。
  • 5.0 起可用 reshardCollection 完全更换片键（会重分片，谨慎评估窗口与资源）。

四 分片策略与片键选择

• 范围分片
  • 优点：范围查询高效，mongos 可快速定位目标分片。
  • 风险：若片键单调（如自增 ID、时间戳），容易产生热点与数据倾斜。
  • 适用：片键非单调、基数大、重复低、范围查询多。
• 哈希分片
  • 优点：数据在各分片更均衡，具备写分散性。
  • 代价：范围查询性能较差（需查询所有分片并合并）。
  • 适用：片键单调或需要写入随机化、读取随机性较大。
• 复合片键
  • 可用“低基数字段 + 单调递增字段”组合，缓解热点并保留一定范围查询能力。

五 运维与安全要点

• 均衡器与窗口
  • 分片后 均衡器会迁移 chunk，可能占用资源；建议在业务低峰期操作，并可配置 Balancer 活动窗口。
• 监控与验证
  • 常用命令：sh.status()、db.stats()；也可用 mongostat、mongotop 或 MongoDB Compass 观察吞吐与热点。
• 高可用与扩展
  • 每个分片使用副本集；按需横向增加 shard 提升容量与吞吐。
• 安全建议
  • 启用 鉴权（SCRAM/SASL）、TLS/SSL、网络隔离（VPC/安全组）、最小权限与审计；定期备份（如 mongodump 或云备份）。