如何在 Mongoose 中使用 Sharding

Mongoose 是一个 Node.js 下的 MongoDB 驱动程序，对于开发者来说是非常方便的数据库操作工具。在大规模的系统中，为了处理海量数据，使用 Mongoose 的 Sharding 功能可以帮助我们更轻松地扩展数据库。

什么是 Sharding？

Sharding 是一种横向扩展数据库的解决方案，它将数据分成多个分片（Shard），每个分片都是独立的，存储一部分数据。这样可以扩展数据库的存储能力和读写能力，同时也可以提高数据库的可用性。

Mongoose 中的 Sharding

前面我们说过，Mongoose 是一个 MongoDB 驱动程序，它支持使用 MongoDB 的 Sharding 功能来扩展数据库。在 Mongoose 中启用 Sharding 需要配置 Mongoose 连接的选项。

配置 Sharding

可以通过 Mongoose 的 createConnection 方法来启用 Sharding：

// www.javascriptcn.com code example
const mongoose = require('mongoose');

const uri = 'mongodb://hostname1:port1,hostname2:port2,hostname3:port3/database';
const options = {
  useNewUrlParser: true,
  useUnifiedTopology: true,
  shardStrategy: function (collection) {
    return Math.floor(Math.random() * 3);
  }
};

mongoose.createConnection(uri, options);

以上配置中，shardStrategy 是一个函数，用于根据 Collection 名称决定哪个 Shard 需要存储该 Collection。在此示例中，我们将其设置为随机挑选一个 Shard。

分片键

在使用 Sharding 时，需要指定一个分片键（Shard Key）。分片键是区分数据所属 Shard 的依据，每个文档都会被映射到一个 Shard 上，这里的映射是通过分片键的哈希值来实现的。

下面是示例代码：

// www.javascriptcn.com code example
const schema = new mongoose.Schema({
  title: String,
  start: Date,
  end: Date
});

schema.index({ start: 1 });

const UserModel = mongoose.model('UserModel', schema);

// 切换到测试数据库
mongoose.connect('mongodb://localhost/test', { useNewUrlParser: true });

// 开启 Sharding
UserModel.createCollection(function(err) {
  if (err) throw err;
  var options = { 'shardKey': { 'start': 1 } };
  UserModel.collection.createIndex(options, function () {});
});

// 在其中一条数据
var user = new UserModel({
  title: 'test1',
  start: new Date(),
  end: new Date()
});
user.save();

以上示例代码将一个新的 Collection 成为了可分片的集合，MongoDB 内容鉴别器将此作为自动分片的信号。当 Mongoose 把数据插入到 Collection 时，基于确认的分片键（start）哈希值，会把数据插入到特定 Shard。

Sharding 的自动重平衡

实际环境中，如果利用 Sharding 分叉数据库集合，数据数量肯定不会均匀地分布在每个 Shard 上。在某些情况下，这将导致某些 Shard 上负担太重，而其他 Shard 上没有负载。这时就需要自动重平衡。

Mongoose 中支持自动重平衡。默认情况下，它会检测到数据的不平衡，然后把它们移动到一个新的 Shard 上。其内部循环每 5 秒检查一次，是否应该运行自动平衡。

要手动运行自动平衡，可以调用 shardsAutoBalancing，如下所示：

UserModel.shardsAutoBalancing(true, function (err) {
  if (err) throw err;
});

在上面的代码中，UserModel 是一个使用分片键为 start 的分片集合。

小结

Sharding 是一种用于横向扩展数据库的解决方案。在 Mongoose 中启用 Sharding 需要配置 Mongoose 连接的选项。分片键是区分数据所属 Shard 的依据，每个文档都会被映射到一个 Shard 上。使用 Mongoose 的 Sharding 功能可以帮助我们更轻松地扩展数据库，同时也可以提高数据库的可用性。

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