在分布式应用系统中，mongodb 已经成为 NoSQL 经典数据库。要想很好的使用 mongodb，仅仅知道如何使用它是不够的。只有对其架构原理等有了充分认识，才能在实际运用中使其更好地服务于应用，遇到问题知道怎么处理，而不是抓瞎抹黑。这篇文章就带你进入 mongodb 集群的大门。

集群概览

mongodb 相关的进程分为三类：

• mongo 进程 – 该进程是 mongodb 提供的 shell 客户端进程，通过该客户端可以发送命令并操作集群；
• mongos 进程 – mongodb 的路由进程，负责与客户端连接，转发客户端请求到后端集群，对客户端屏蔽集群内部结构；
• mongod 进程 – 提供数据读写的 mongodb 实例进程。

类比银行服务，mongo 进程相当于客户，mongos 进程是柜台服务员，mongod 进程是银行后台实际处理业务的人员或者流程。客户只需要和柜台服务员沟通，告知办什么业务，柜台服务员将业务转往后台，后台实际处理。

下图是 mongodb 集群的一般拓扑结构。

如图，mongodb 集群的节点分为三类：

• mongos 路由节点：处理客户端的连接，扮演存取路由器的角色，将请求分发到正确的数据节点上，对客户端屏蔽分布式的概念；
• config 配置节点：配置服务，保存数据结构的元数据，比如每个分片上的数据范围，数据块列表等。配置节点也是 mongod 进程，只是它存储的数据是集群相关的元数据；
• shard 分片节点：数据存储节点，分片节点由若干个副本集组成，每个副本集存储部分全体数据，所有副本集的数据组成全体数据，而副本集内部节点存放相同的数据，做数据备份与高可用。

还是拿银行业务类比，当客户办理保单保存业务时，

1. 柜台服务员接受客户的保单业务请求（mongos 路由节点接收客户端的操作请求）；
2. 柜台服务员查询文件目录系统查看该保单应该保存到哪个仓库（mongos 节点与 config 配置节点通信，查询相关操作数据在哪个分片节点）；
3. 知道哪个仓库后，柜台服务员将保单给仓库管理员，仓库管理员将保单放到指定仓库中（mongos 节点将请求发送给数据所在分片节点，分片节点进行读写处理）。

mongos 路由服务

mongos 服务类似网关，连接 mongodb 集群与应用程序，对外屏蔽 mongodb 内部结构，应用程序只需要将请求发送给 mongos，而无需关心集群内部副本分片等信息。

mongos 本身不保存数据与索引信息，它通过查询 config 配置服务来获取，所以可以考虑将 mongos 与应用程序部署在同一台服务器上，当服务器宕机时 mongos 也一起失效，防止出现 mongos 闲置。

mongos 节点也可以是单个节点，但为了高可用，一般部署多个节点。就像柜台服务员一样，可以有多个，相互之间没有主备关系，都可以独立处理业务。

需要注意的是，在开启分片的情况下，应用程序应该避免直接连接分片节点进行数据修改，因为这种情况下很可能造成数据不一致等严重后果，而是通过 mongos 节点来操作。

config 配置服务

config 配置节点本质也是一个副本集，副本集中存放集群的元数据，如各个分片上的数据块列表，数据范围，身份验证等信息。如下，可以看到数据库 config，数据库中集合保存了集群的重要元数据。

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