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單節點模式（Standalone）

副本集模式（Replica Set）

分片集群模式（Sharded Cluster）

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MongoDB有多種部署模式，可以根據業務需求選擇適合的架構和部署方式。

單節點模式（Standalone）

單節點部署是單個MongoDB示例，也是最簡單的部署方式，數據都存儲在一個節點上，這種方式現在很少使用。

• 特點：
  • 適用于開發、測試或小型應用場景。
  • 無數據冗余，不具備高可用性。
  • 單節點故障會導致服務中斷。
• 優點：
  • 易于設置和維護，資源消耗低。
• 適用場景：
  • 開發測試環境。
  • 對高可用性要求不高的應用。

副本集模式（Replica Set）

MongoDB 中的副本集是一組維護相同數據集的?mongod?進程。副本集提供冗余和高可用性，是所有生產部署的基礎，副本集包含多個數據承載節點和一個可選的仲裁節點。在數據承載節點中，只有一個主節點，其他被為從節點。

主節點：主節點會接受所有的寫入操作，副本集中只會有一個主節點

從節點：從節點存儲也是一個完整的數據集，會復制主節點的oplog（oplog是主節點上的操作日志），并將這些操作應用于其數據集，以便從節點的數據集反映主節點的數據集狀態。如果主節點不可用，則某個符合條件的從節點將進行選舉，以將自己選舉為新的主節點。

• 特點：
  • 一組MongoDB實例組成，提供數據冗余和高可用性。
  • 自動故障切換：主節點宕機后，剩余節點選舉出新的主節點。
  • 數據一致性高（強一致性）。
• 優點：
  • 提供高可用性，保障數據安全。
  • 適用于生產環境。
• 缺點：
  • 需要額外的硬件資源。
  • 配置和維護比單節點稍復雜。
• 適用場景：
  • 需要高可用性和自動故障恢復的生產環境。

分片集群模式（Sharded Cluster）

副本集模式就是一個主從架構，雖然可以提升了高可用性，但是每個節點都需要存儲全部數據，這種冗余的方式增加了資源的消耗。而分片集群可以提供更好的可用性。

分片：分片是一種跨多臺機器分布數據的方法，mongo將數據分化為多個分片，每個分片保存的是數據的一部分，所有分片的數據疊加起來就是完整的數據。

分片集群：數據雖然被分配到多個分片節點上，但是每個分片也需要做冗余這樣才能提高可用性，所有每個分片也會有多個副本集，就是一個副本集模式，有主分片和從分片數據。

MongoDB的分片集群由一下幾個組件構成：

分片（shard）：分片是存儲數據的位置，每個分片都包含分片數據的一個子集，每個分片都必須作為一個副本集進行部署。

路由服務器（mongos）：mongos?充當查詢路由器，在客戶端應用程序和分片集群之間提供接口，客戶端訪問分片集群是直接和mongos服務器連接而不會直接和具體的分片連接，mongos會將請求分配到具體的分片上進行操作，同時多個分片的結果也會聚合到mongos上進行處理。

配置服務器（config sderver）：配置服務器會存儲集群的元數據和配置設置，配置服務器最主要的作用就是記錄集群分片的情況，mongos進行路由的時候需要知道路由到哪個分片，而這就要依據config server的分片配置數據，配置服務器也是副本集模式部署。

• 特點：
  • 提供水平擴展能力，適合大規模數據和高并發應用。
  • 數據根據分片鍵分布在不同的分片中。
  • MongoDB 在分片集群中的分片之間分配讀寫工作負載，支持每個分片處理集群操作的子集。通過添加更多的分片，讀寫工作負載都可以在集群中橫向擴展。
• 優點：
  • 支持大數據集和高吞吐量。
  • 可按需擴展存儲和計算能力。
• 缺點：
  • 部署和維護復雜，要求分片鍵設計合理。
  • Config Server成為潛在的性能瓶頸。
• 適用場景：
  • 大型分布式系統。
  • 數據量超出單節點存儲能力的場景。