### MongoDB分片技术详解
#### 一、MongoDB分片概念
MongoDB 分片是一种将数据分布在网络中的多个服务器上的方法。它通过水平分割数据来提高可伸缩性和性能，适用于处理大量数据和高并发访问场景。分片的核心组件包括**配置服务器（Config Server）**、**路由服务（Mongos）**以及**分片（Shards）**。
- **配置服务器（Config Server）**：负责保存集群元数据。
- **路由服务（Mongos）**：作为客户端与分片之间的代理，提供对分片数据的透明访问。
- **分片（Shards）**：实际存储数据的MongoDB实例。
#### 二、分片部署准备
为了成功部署MongoDB分片集群，首先需要做好以下准备工作：
1. **硬件环境**：本教程使用的是Linux CentOS 6.7操作系统，并且通过Xshell 5进行远程连接操作。
2. **软件环境**：MongoDB 3.2版本。
3. **分配端口号**：确保各个服务使用的端口号不冲突。
- 配置服务端口：20010
- 路由服务端口：20020
- 分片服务端口：20001, 20002, 20003
4. **创建目录**：根据服务需求创建相应的数据库目录和路由目录。
#### 三、分步部署过程
接下来，我们将按照以下步骤详细讲解如何部署MongoDB分片集群：
1. **创建多个数据库目录和路由目录**
- 上传MongoDB安装包至Linux服务器，并解压。
- 创建数据库目录和路由目录，例如：
```bash
mkdir /develop/work_space/mongodb/db1 /develop/work_space/mongodb/db2 /develop/work_space/mongodb/db3 /develop/work_space/mongodb/config
```
2. **启动配置服务**
- 使用以下命令启动配置服务：
```bash
mongod --dbpath=/develop/work_space/mongodb/config/ --logpath=/develop/work_space/mongodb/config.log --logappend --bind_ip=0.0.0.0 --port=20010 --fork
```
3. **启动路由服务**
- 启动路由服务时需要指定配置服务的位置：
```bash
mongos --configdb=cluster12:20010 --chunkSize=1 --logpath=/develop/work_space/mongodb/mongos.log --logappend --port=20020 --fork
```
- 其中`chunkSize`参数定义了每个分片的大小，默认单位是MB。
4. **启动多个MongoDB服务**
- 每个MongoDB服务都需要单独启动，并且绑定不同的端口：
```bash
mongod --dbpath=/develop/work_space/mongodb/db1 --logpath=/develop/work_space/mongodb/db1.log --logappend --bind_ip=0.0.0.0 --port=20001 --fork
mongod --dbpath=/develop/work_space/mongodb/db2 --logpath=/develop/work_space/mongodb/db2.log --logappend --bind_ip=0.0.0.0 --port=20002 --fork
mongod --dbpath=/develop/work_space/mongodb/db3 --logpath=/develop/work_space/mongodb/db3.log --logappend --bind_ip=0.0.0.0 --port=20003 --fork
```
5. **在路由服务中分片**
- 确保所有服务均正常运行。
- 接下来，在路由服务中添加分片，并设置片键（Shard Key）：
```bash
# 进入路由服务
mongo --port 20020
# 添加分片
use admin
db.runCommand({ addShard: "cluster12:20001" })
db.runCommand({ addShard: "cluster12:20002" })
db.runCommand({ addShard: "cluster12:20003" })
# 设置片键
use testdb
sh.enableSharding("testdb")
sh.shardCollection("testdb.testcoll", { _id: 1 })
```
6. **验证分片效果**
- 在路由服务中插入大量数据，例如100000条记录。
- 检查数据是否均匀分布在各个分片上。
#### 四、常见问题及解决办法
1. **错误提示“addShard may only be run against the admin database”**
- **详细描述**：尝试在非admin数据库中运行`addShard`命令时出现此错误。
- **解决方案**：切换到admin数据库后再次运行命令。
#### 五、总结
通过以上步骤，我们可以成功地搭建一个MongoDB分片集群。分片技术能够极大地提升MongoDB处理大规模数据的能力，并且能够有效地分散负载，提高系统的整体性能。在实际部署过程中，还需要注意监控各个服务的状态，确保数据的完整性和一致性。此外，对于生产环境，还需要考虑备份和恢复策略，以及故障转移等高级功能的实现。
