副本集和分片是 MongoDB 中用于确保数据可用性和可扩展性的两个关键特性。副本集通过在多个服务器上复制数据来提供可靠性和容错能力，而分片则通过将数据分散到不同服务器上来处理大规模数据集并提升性能。两者结合，使得 MongoDB 在高流量应用中具备出色的可扩展性、弹性和效率。
MongoDB 中的副本集（Replication）
在 MongoDB 中，副本集是指在不同服务器上创建多份数据副本的过程，旨在确保数据冗余、高可用性和容错能力。副本集是一组维护相同数据集的 MongoDB 服务器。
- 主节点： 负责处理所有的写操作，并将数据复制给从节点。
- 从节点： 维护数据的副本，并可以处理读操作以提高性能。
> 注意： 通过使用副本集，MongoDB 能够防止数据丢失，确保即使服务器发生故障也能持续可用，并允许通过在从节点之间分配查询来实现读取能力的扩展。
!<a href="https://media.geeksforgeeks.org/wp-content/uploads/20250328180638078456/mongodb.webp">mongodbMongoDB 中的复制
副本集的特性
- 副本集： 副本集由多个节点组成（通常为了选举需要，节点数量为奇数），这些节点包含完全相同的数据副本。
- 读写操作： 主节点处理写操作，而从节点通过分发读查询来提供读取能力的扩展。
- 自动故障转移： 如果主节点宕机，其中一个从节点会自动升级为主节点，确保服务的持续可用。
- Oplog（操作日志）： 这是主节点上的一个特殊的固定集合，记录了所有的数据变更。从节点利用这个日志来保持自身数据的同步更新。
在 MongoDB 中配置副本集
在 MongoDB 中建立副本集涉及配置一个副本集，使多个服务器维护相同的数据副本，从而确保高可用性和容错性。让我们通过以下清晰、分步的指南来一起完成副本集的部署：
#### 1. 使用副本集配置启动 MongoDB
第一步是通过 --replSet 选项启动我们的 MongoDB 实例。该选项用于指定副本集的名称，并确保 MongoDB 以复制模式运行。
请在终端中运行以下命令：
**mongod --port "PORT" --dbpath "YOUR_DB_DATA_PATH" --replSet "REPLICA_SET_INSTANCE_NAME"**
- ：你的 MongoDB 实例将监听的端口号。
- <YOURDBPATH>：你的 MongoDB 数据将要存储的目录路径。
- <REPLICASETNAME>：你的副本集的名称（例如
rs0）。
#### 2. 初始化副本集
当 MongoDB 实例开启了复制选项并运行后，下一步就是初始化副本集。这一步将配置 MongoDB，使其将当前实例视为副本集的一部分。
请打开 MongoDB Shell 并运行以下命令：
rs.initiate()
这将启动副本集，并将当前节点指定为 主节点。
#### 3. 向副本集添加从节点成员
初始化副本集后，我们需要添加从节点（副本成员）来进行数据复制。这些从节点成员将异步地从主节点复制数据。
要添加一个从节点成员，请在 Mongo Shell 中使用以下命令：
rs.add("")
#### 4. 使用脚本自动化配置（可选）
我们可以利用 Shell 脚本来自动化副本集的创建过程。例如，创建一个包含启动 MongoDB 和配置副本集命令的脚本 create_replicaset.sh。
示例脚本 (**create_replicaset.sh**):
!creating replica set in mongodb
然后运行该脚本：
./create_replicaset.sh
- 脚本会自动创建必要的目录，然后启动 mongo 服务。
- 在 Mongo 终端中，使用命令 rs.initiate() 来启动一个新的副本集。
!performing replication in mongodb
MongoDB 分片
MongoDB 中的分片是指将数据水平分区到多个服务器上的过程，旨在高效处理大规模数据集和高流量应用。数据的每个分区被称为一个 shard，这些 shard 共同组成了一个分片集群。
- Shard（分片）： 存储数据子集的服务器。
- Config Servers（配置服务器）： 维护关于集群和数据分布的元数据。
- Query Routers/Mongos（查询路由器）： 将客户端请求定向到合适的 shard。
如何在 MongoDB 中配置分片
要实现分片，我们必须配置以下组件：
- 分片服务器： 将 MongoDB 实例作为副本集运行，以此作为 shard 启动。
- 配置服务器： 设置配置服务