單節(jié)點(diǎn)模式（Standalone，不推薦用于生產(chǎn)環(huán)境）

standalone模式即單節(jié)點(diǎn)模式，指在服務(wù)器上只部署一個(gè) mongod 進(jìn)程用于讀寫數(shù)據(jù)。優(yōu)點(diǎn)是部署簡(jiǎn)單，可以快速完成部署，缺點(diǎn)是無容災(zāi)。只推薦用于日常的開發(fā)、測(cè)試和學(xué)習(xí)。

主從復(fù)制模式（官方已不建議使用，不推薦用于生產(chǎn)環(huán)境）

主從復(fù)制模式也比較簡(jiǎn)單，包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)（Primary）和一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)（Secondary）。主節(jié)點(diǎn)提供讀寫服務(wù)，從節(jié)點(diǎn)不提供任何服務(wù)。也可以修改配置讓從節(jié)點(diǎn)提供只讀服務(wù)，以減少主節(jié)點(diǎn)的壓力，每個(gè)從節(jié)點(diǎn)會(huì)定期輪詢主節(jié)點(diǎn)的oplog以保持?jǐn)?shù)據(jù)與主節(jié)點(diǎn)一致。

這種模式相較于單節(jié)點(diǎn)模式，可用性高很多，可用于備份、故障恢復(fù)、讀擴(kuò)展等。缺點(diǎn)是當(dāng)主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，只能人工介入指定新的主節(jié)點(diǎn)（從節(jié)點(diǎn)不會(huì)自動(dòng)升級(jí)為主節(jié)點(diǎn)），并且在這段時(shí)間內(nèi)，集群處于只讀狀態(tài)。

副本集模式（Relica Set）

副本集模式包含一個(gè)主節(jié)點(diǎn)（Primary）和一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)（Secondary），這一點(diǎn)與主從復(fù)制模式類似且主從節(jié)點(diǎn)的作用也類似。相較于主從復(fù)制模式，副本集模式的優(yōu)勢(shì)是當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，副本集可以自動(dòng)投票產(chǎn)生新的主節(jié)點(diǎn)，并引導(dǎo)其余的從節(jié)點(diǎn)連接新的主節(jié)點(diǎn)。副本集架構(gòu)如下圖所示：

副本集中各節(jié)點(diǎn)通過心跳機(jī)制來檢測(cè)各自的健康狀況，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，多個(gè)從節(jié)點(diǎn)會(huì)觸發(fā)選舉操作來選舉其中一個(gè)作為新的主節(jié)點(diǎn)。為了保證選舉票數(shù)不同，副本集的節(jié)點(diǎn)數(shù)保持為奇數(shù)。

在某些情況下(例如只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和一個(gè)從節(jié)點(diǎn)的情況下，由于成本限制不允許添加另一個(gè)從節(jié)點(diǎn))，可以選擇向副本集中添加一個(gè)仲裁節(jié)點(diǎn)（Arbiter）。仲裁節(jié)點(diǎn)參與選舉但不會(huì)被選為主節(jié)點(diǎn)（因?yàn)檫x舉節(jié)點(diǎn)沒有數(shù)據(jù)集的副本）。

分片集群模式（Sharded Cluster）

副本集模式雖然解決了高可用問題，但不能滿足海量數(shù)據(jù)和需要非常高吞吐的場(chǎng)景。這時(shí)候就需要使用到分片技術(shù)（sharding，指將數(shù)據(jù)拆分并分散存儲(chǔ)在不同機(jī)器上）了，即分片集群模式。

分片集群模式主要利用了水平擴(kuò)展的特性，將數(shù)據(jù)和負(fù)載分散到多臺(tái)機(jī)器上，并根據(jù)需要添加額外的服務(wù)器以增加容量和提高性能。雖然單臺(tái)機(jī)器的整體性能或容量可能不高，但每臺(tái)機(jī)器只是處理總體工作負(fù)載的一個(gè)單元，集群整體效率可能比單臺(tái)性能和容量非常高的機(jī)器更高。

搭建一個(gè)分片集群需要如下幾個(gè)組件：

• shard，每個(gè)shard都是一個(gè)mongo數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)例，包含分片數(shù)據(jù)的一個(gè)子集。一個(gè)shard可由幾臺(tái)機(jī)器組成一個(gè)副本集，防止因主節(jié)點(diǎn)單點(diǎn)故障導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰。
• config servers，用于配置服務(wù)器存儲(chǔ)集群的元數(shù)據(jù)和配置設(shè)置。
• mongos，在集群中作為查詢路由器，客戶端程序由此接入，讓整個(gè)集群看起來像是一個(gè)單一的數(shù)據(jù)庫(kù)，提供客戶端應(yīng)用程序和分片集群之間的接口。mongos本身不保存數(shù)據(jù)，啟動(dòng)時(shí)從config servers加載集群信息到緩存中，并將客戶端的請(qǐng)求路由給每個(gè)shard，聚合各shard返回的結(jié)果返回給客戶端。

分片集群內(nèi)組件間的交互如下圖：

分片集群模式有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

• 將讀寫負(fù)載分布在集群中的各個(gè)分片上，允許每個(gè)分片處理集群操作的一個(gè)子集。通過添加更多的分片，讀寫工作負(fù)載都可以在集群中水平擴(kuò)展。
• 將數(shù)據(jù)分布到集群中的各個(gè)分片上，允許每個(gè)分片包含整個(gè)集群數(shù)據(jù)的一個(gè)子集。隨著數(shù)據(jù)集的增長(zhǎng)，額外的分片會(huì)增加集群的存儲(chǔ)容量。
• 高可用性，即使一個(gè)或多個(gè)分片副本集完全不可用，分片集群也可以繼續(xù)執(zhí)行部分讀寫。也就是說，雖然無法訪問不可用分片上的數(shù)據(jù)，但對(duì)可用分片的讀寫仍然可以成功。

小結(jié)

本文介紹了MongoDB的四種部署模式：?jiǎn)喂?jié)點(diǎn)模式和三種集群模式。副本集模式已經(jīng)替代了主從復(fù)制模式，保障了集群的可靠性；分片集群模式的可擴(kuò)展性，可以滿足海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和高吞吐的需求。生產(chǎn)環(huán)境中，不建議使用單實(shí)例模式和主從復(fù)制模式，副本集模式和分片集模式根據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景來選擇。