面试题：MongoDB多库多集合共用集群中的数据路由策略

Question

在MongoDB多库多集合共用集群环境下，数据的路由策略是怎样的？如何确保不同库不同集合的数据能正确路由到相应的节点？

Answer 1

数据路由策略

1. 分片键（Shard Key）：
   • MongoDB通过为集合指定分片键来决定数据如何分布。分片键是集合文档中的一个或多个字段。例如，对于一个存储用户信息的集合，可以选择user_id作为分片键。
   • 当插入新文档时，MongoDB会根据分片键的值计算哈希值（如果使用哈希分片）或范围（如果使用范围分片），从而决定该文档应存储在哪个分片上。
2. 哈希分片：
   • 对于哈希分片，MongoDB会对分片键值计算哈希值，然后根据哈希值将数据均匀地分布到各个分片上。这种方式适合于数据分布均匀，且没有明显范围查询特征的场景。例如，对于用户ID等随机分布的字段，哈希分片能保证数据在集群中均匀分布。
3. 范围分片：
   • 在范围分片模式下，MongoDB根据分片键的范围来分配数据。比如，按时间字段进行范围分片，早期时间的数据可能存储在一个分片，较新时间的数据存储在另一个分片。这种方式适用于有明显范围查询需求的场景，如按时间范围查询日志数据。
4. 配置服务器（Config Server）：
   • 配置服务器存储了集群的元数据，包括每个分片的位置、每个集合的分片信息等。查询路由器（mongos）在处理客户端请求时，会首先从配置服务器获取这些元数据，以确定请求的数据位于哪个分片。

确保正确路由到相应节点

1. 查询路由器（mongos）：
   • 客户端并不直接与分片节点通信，而是通过mongos。mongos接收到客户端的读写请求后，会解析请求，并根据从配置服务器获取的元数据，确定请求的数据所在的分片节点。例如，对于一个查询请求，mongos会根据查询条件中的分片键信息，计算出应查询的分片，并将请求转发到相应的分片节点。
2. 元数据更新与一致性：
   • 当集群状态发生变化（如添加新分片、重新分片等）时，配置服务器会更新元数据。mongos会定期从配置服务器刷新元数据，以确保其掌握最新的集群状态，从而保证请求能正确路由。此外，MongoDB采用一些机制来保证元数据的一致性，防止因元数据不一致导致的路由错误。
3. 集合与数据库标识：
   • 每个集合在创建时就与特定的分片策略相关联，并且数据库名和集合名在整个集群中是唯一标识的。在路由过程中，mongos会根据请求中的数据库名和集合名，结合元数据中存储的分片信息，准确地将请求路由到对应的节点。即使在多库多集合的环境下，通过这种方式也能确保不同库不同集合的数据正确路由。