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MongoDB学习笔记：分片

本文更新于2022-01-08，使用MongoDB 4.4.5。

单台服务器下创建分片
多台服务器下创建分片
- 重新启动并连接到分片

确保/data/db目录存在且当前系统用户有读写权限。例如（需根据实际情况设置权限）：
```
su root
mkdir -p /data/db
chmod 0777 /data /data/db
```
启动shell但不连接到任何mongod。
```
mongo --nodb
```
创建分片集群（笔者的分片集群有3个分片，块大小为1MB）。会先删除原有数据库目录，再创建数据库目录和文件，启动mongos进程、配置副本集若干mongod进程（默认3个进程）、若干分片副本集的若干mongod进程（笔者指定为3个分片副本集，每个副本集默认1个进程），同时会不断输出所有节点的日志。
```
var sharding = new ShardingTest({shards: 3, chunksize: 1});
```
启动shell连接到mongos（笔者使是localhost::20006），可执行查询操作。
```
mongo mongodb://localhost:20006
```
shell提示是“mongos”。
对数据库（笔者使用test数据库）启用分片。
```
sh.enableSharding("test");
```
为片键（笔者使用users集合的username字段）建立索引。
```
db.users.createIndex({username: 1});
```
根据片键（笔者使用username字段）对集合（笔者使用的users集合为数据库test的集合）分片。之后的查询就可以使用分片。
```
sh.shardCollection("test.users", {username: 1});
```
在第一个shell中停止分片集群。会停止mongos进程、配置副本集所有mongod进程、所有分片副本集所有mongod进程。
```
sharding.stop();
```

此种方法也可在单台服务器下创建分片（笔者就以此方式使用）。

启动配置服务器
1. 确保数据目录（笔者的副本集有3个节点，使用/data/db/config0、/data/db/config1、/data/db/config2）存在且当前系统用户有读写权限。例如（需根据实际情况设置权限）：
```
su root
mkdir -p /data/db/config0
mkdir -p /data/db/config1
mkdir -p /data/db/config2
chmod 0777 /data /data/db /data/db/config0 /data/db/config1 /data/db/config2
```
2. 使用不同的shell启动副本集节点（笔者的副本集名字为config），必需指定绑定的IP（笔者使用0.0.0.0），如果在单台服务器下需指定不同的数据目录（如笔者在上一步所述）和端口（笔者使用40000、40001、40002）。会创建数据库文件。
```
mongod --configsvr --replSet config --dbpath /data/db/config0 --port 40000 --bind_ip 0.0.0.0
mongod --configsvr --replSet config --dbpath /data/db/config1 --port 40001 --bind_ip 0.0.0.0
mongod --configsvr --replSet config --dbpath /data/db/config2 --port 40002 --bind_ip 0.0.0.0
```
3. 启动shell连接到任意一个节点（笔者使用端口40000的节点）。
```
mongo mongodb://localhost:40000
```
4. 初始化副本集，会从备份节点中选举出主节点（笔者的副本集名字为config，各节点为localhost:40000、localhost:40001、localhost:40002）。如果副本集曾经初始化，则不用执行此步骤。
```
rs.initiate({
	_id: "config",
	members: [
		{
			"_id": 0,
			"host": "localhost:40000"
		},
		{
			"_id": 1,
			"host": "localhost:40001"
		},
		{
			"_id": 2,
			"host": "localhost:40002"
		}
	]
});
```
启动mongos

需指定配置服务器（笔者使用的副本集名字为config，各节点为localhost:40000、localhost:40001、localhost:40002。另外，笔者的mongos使用端口60000）。
```
mongos --configdb config/localhost:40000,localhost:40001,localhost:40002 --port 60000
```
启动若干个副本集
1. 确保数据目录（笔者使用3个副本集，每个副本集有1个节点，使用/data/db/shard0-0、/data/db/shard1-0、/data/db/shard2-0）存在且当前系统用户有读写权限。例如（需根据实际情况设置权限）：
```
su root
mkdir -p /data/db/shard0-0
mkdir -p /data/db/shard1-0
mkdir -p /data/db/shard2-0
chmod 0777 /data /data/db /data/db/shard0-0 /data/db/shard1-0 /data/db/shard2-0
```
2. 使用不同的shell启动副本集节点（笔者的副本集名字为shard0、shard1、shard2），必需指定绑定的IP（笔者使用0.0.0.0），如果在单台服务器下需指定不同的数据目录（如笔者在上一步所述）和端口（笔者使用50000、50001、50002）。会创建数据库文件。
```
mongod --shardsvr --replSet shard0 --dbpath /data/db/shard0-0 --port 50000 --bind_ip 0.0.0.0
mongod --shardsvr --replSet shard1 --dbpath /data/db/shard1-0 --port 50001 --bind_ip 0.0.0.0
mongod --shardsvr --replSet shard2 --dbpath /data/db/shard2-0 --port 50002 --bind_ip 0.0.0.0
```
3. 初始化所有副本集（笔者只列出名字为shard0的副本集的步骤。名字为shard1和shard2的副本集，同理）。如果副本集曾经初始化，则不用执行此步骤。
  1. 启动shell连接到副本集节点（笔者示例使用名字为shard0的副本集，其节点的端口为50000。端口为50001和50002的节点，同理）。
```
mongo mongodb://localhost:50000
```
  2. 初始化副本集，会从备份节点中选举出主节点（笔者示例使用名字为shard0的副本集，其节点为localhost:50000。名字为shard1的副本集的节点为localhost:50001，名字为shard2的副本集的节点为localhost:50002，同理）。
```
rs.initiate({
	_id: "shard0",
	members: [
		{
			"_id": 0,
			"host": "localhost:50000"
		}
	]
});
```
将所有副本集转换为分片
1. 启动shell连接到mongos（笔者为localhost:60000）。
```
mongo mongodb://localhost:60000
```
2. 将所有副本集（即笔者使用的shard0/localhost:50000、shard1/localhost:50001、shard2/localhost:50002）添加为分片。
```
sh.addShard("shard0/localhost:50000");
sh.addShard("shard1/localhost:50001");
sh.addShard("shard2/localhost:50002");
```
数据分片
1. 启动shell连接到mongos（笔者为localhost:60000）。
```
mongo mongodb://localhost:60000
```
2. 对数据库（笔者使用test数据库）启用分片。
```
sh.enableSharding("test");
```
3. 为片键（笔者使用users集合的username字段）建立索引。
```
db.users.createIndex({username: 1});
```
4. 根据片键（笔者使用username字段）对集合（笔者使用的users集合为数据库test的集合）分片。之后的查询就可以使用分片。
```
sh.shardCollection("test.users", {username: 1});
```

重新启动并连接到分片

对于使用上述方式创建的分片，如需重新启动并连接到分片，只需启动不同的shell执行其中若干个步骤，如下：

mongod --configsvr --replSet config --dbpath /data/db/config0 --port 40000 --bind_ip 0.0.0.0
mongod --configsvr --replSet config --dbpath /data/db/config1 --port 40001 --bind_ip 0.0.0.0
mongod --configsvr --replSet config --dbpath /data/db/config2 --port 40002 --bind_ip 0.0.0.0
mongos --configdb config/localhost:40000,localhost:40001,localhost:40002 --port 60000
mongod --shardsvr --replSet shard0 --dbpath /data/db/shard0-0 --port 50000 --bind_ip 0.0.0.0
mongod --shardsvr --replSet shard1 --dbpath /data/db/shard1-0 --port 50001 --bind_ip 0.0.0.0
mongod --shardsvr --replSet shard2 --dbpath /data/db/shard2-0 --port 50002 --bind_ip 0.0.0.0
mongo mongodb://localhost:60000