在分布式應用系統中，mongodb 已經成為 NoSQL 經典數據庫。要想很好的使用 mongodb，僅僅知道如何使用它是不夠的。只有對其架構原理等有了充分認識，才能在實際運用中使其更好地服務于應用，遇到問題知道怎么處理，而不是抓瞎抹黑。這篇文章就帶你進入 mongodb 集群的大門。

集群概覽

mongodb 相關的進程分為三類：

• mongo 進程 – 該進程是 mongodb 提供的 shell 客戶端進程，通過該客戶端可以發送命令并操作集群；
• mongos 進程 – mongodb 的路由進程，負責與客戶端連接，轉發客戶端請求到后端集群，對客戶端屏蔽集群內部結構；
• mongod 進程 – 提供數據讀寫的 mongodb 實例進程。

類比銀行服務，mongo 進程相當于客戶，mongos 進程是柜臺服務員，mongod 進程是銀行后臺實際處理業務的人員或者流程。客戶只需要和柜臺服務員溝通，告知辦什么業務，柜臺服務員將業務轉往后臺，后臺實際處理。

下圖是 mongodb 集群的一般拓撲結構。

如圖，mongodb 集群的節點分為三類：

• mongos 路由節點：處理客戶端的連接，扮演存取路由器的角色，將請求分發到正確的數據節點上，對客戶端屏蔽分布式的概念；
• config 配置節點：配置服務，保存數據結構的元數據，比如每個分片上的數據范圍，數據塊列表等。配置節點也是 mongod 進程，只是它存儲的數據是集群相關的元數據；
• shard 分片節點：數據存儲節點，分片節點由若干個副本集組成，每個副本集存儲部分全體數據，所有副本集的數據組成全體數據，而副本集內部節點存放相同的數據，做數據備份與高可用。

還是拿銀行業務類比，當客戶辦理保單保存業務時，

1. 柜臺服務員接受客戶的保單業務請求（mongos 路由節點接收客戶端的操作請求）；
2. 柜臺服務員查詢文件目錄系統查看該保單應該保存到哪個倉庫（mongos 節點與 config 配置節點通信，查詢相關操作數據在哪個分片節點）；
3. 知道哪個倉庫后，柜臺服務員將保單給倉庫管理員，倉庫管理員將保單放到指定倉庫中（mongos 節點將請求發送給數據所在分片節點，分片節點進行讀寫處理）。

mongos 路由服務

mongos 服務類似網關，連接 mongodb 集群與應用程序，對外屏蔽 mongodb 內部結構，應用程序只需要將請求發送給 mongos，而無需關心集群內部副本分片等信息。

mongos 本身不保存數據與索引信息，它通過查詢 config 配置服務來獲取，所以可以考慮將 mongos 與應用程序部署在同一臺服務器上，當服務器宕機時 mongos 也一起失效，防止出現 mongos 閑置。

mongos 節點也可以是單個節點，但為了高可用，一般部署多個節點。就像柜臺服務員一樣，可以有多個，相互之間沒有主備關系，都可以獨立處理業務。

需要注意的是，在開啟分片的情況下，應用程序應該避免直接連接分片節點進行數據修改，因為這種情況下很可能造成數據不一致等嚴重后果，而是通過 mongos 節點來操作。

config 配置服務

config 配置節點本質也是一個副本集，副本集中存放集群的元數據，如各個分片上的數據塊列表，數據范圍，身份驗證等信息。如下，可以看到數據庫 config，數據庫中集合保存了集群的重要元數據。

mongos> use config;
switched to db config
mongos> show collections;
changelog
chunks
collections
databases
lockpings
locks
migrations
mongos
shards
tags
transactions
version