Cài đặt Sharding trong MongoDB với Docker Compose

Giới thiệu về Sharding

Sharding trong MongoDB là một kỹ thuật lưu trữ và xử lý dữ liệu, cho phép chia nhỏ dữ liệu ra thành nhiều phần (shards) và phân tán chúng trên nhiều máy chủ khác nhau. Điều này giúp tăng khả năng mở rộng quy mô của cơ sở dữ liệu, cải thiện hiệu suất và đảm bảo tính khả dụng cao.

Khi sử dụng sharding, dữ liệu sẽ được chia nhỏ thành nhiều phần dựa trên một trường nhất định (shard key), và mỗi phần sẽ được lưu trữ trên một shard riêng biệt. MongoDB sẽ tự động phân phối dữ liệu giữa các shards, đồng thời cung cấp một lớp trừu tượng để người dùng có thể tương tác với dữ liệu như thể chúng vẫn nằm trong một cơ sở dữ liệu duy nhất.

Quá trình sharding trong MongoDB bao gồm các thành phần chính sau:

1. Shards: Là các phân đoạn dữ liệu, mỗi shard chứa một phần của dữ liệu.
2. Shard Key: Là trường dữ liệu được sử dụng để chia nhỏ dữ liệu, dựa trên giá trị của trường này, MongoDB sẽ quyết định đặt một tài liệu vào shard nào.
3. Mongos: Đóng vai trò là router, nhận các truy vấn từ ứng dụng và điều phối chúng đến các shards thích hợp.
4. Config Servers: Lưu trữ các metadata về cluster sharding, bao gồm thông tin về các shards và cách phân phối dữ liệu giữa chúng.

Sharding giúp gia tăng khả năng mở rộng quy mô của MongoDB bằng cách cho phép thêm nhiều máy chủ để lưu trữ dữ liệu. Nó cũng cải thiện hiệu suất bằng cách phân tán tải trên nhiều máy chủ, giảm bớt áp lực trên một máy chủ duy nhất. Tuy nhiên, sharding cũng đem lại một số phức tạp nhất định, vì vậy bạn cần cân nhắc kỹ lưỡng trước khi quyết định sử dụng nó cho dự án của mình.

Chuẩn bị

Trước khi bắt đầu, bạn cần cài đặt Docker và Docker Compose trên máy của mình. Sau đó, tạo một thư mục mới và di chuyển vào thư mục đó.

Tạo Docker Compose file

1. Tạo một file mới có tên docker-compose.yml
   
   Shell

   nano docker-compose.yml

   1	nano docker-compose.yml

    
2. Thêm cấu hình sau vào file docker-compose.yml:
   
   YAML

   version: '3' services: mongo-1: image: mongo:4.4 restart: always command: mongod --shardsvr --replSet rs1 ports: - 27017:27017 mongo-2: image: mongo:4.4 restart: always command: mongod --shardsvr --replSet rs2 ports: - 27018:27018 mongo-3: image: mongo:4.4 restart: always command: mongod --shardsvr --replSet rs3 ports: - 27019:27019 mongo-router: image: mongo:4.4 restart: always command: mongos --configdb rs1/mongo-1:27017,rs2/mongo-2:27018,rs3/mongo-3:27019 --bind_ip_all ports: - 27020:27020 depends_on: - mongo-1 - mongo-2 - mongo-3

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

   version: '3'   services:     mongo-1:     image: mongo:4.4     restart: always     command: mongod --shardsvr --replSet rs1     ports:       - 27017:27017     mongo-2:     image: mongo:4.4       restart: always     command: mongod --shardsvr --replSet rs2     ports:       - 27018:27018     mongo-3:     image: mongo:4.4     restart: always       command: mongod --shardsvr --replSet rs3     ports:       - 27019:27019              mongo-router:     image: mongo:4.4     restart: always     command: mongos --configdb rs1/mongo-1:27017,rs2/mongo-2:27018,rs3/mongo-3:27019 --bind_ip_all     ports:       - 27020:27020     depends_on:       - mongo-1       - mongo-2       - mongo-3

   Giải thích:

   • Chúng ta sẽ tạo ra 3 replicas sets (rs1, rs2, rs3), mỗi replica set có 1 node duy nhất.
   • Mỗi node sẽ chạy trong một container Docker riêng biệt với cổng được ánh xạ tương ứng.
   • Container mongo-router sẽ chạy mongos, đóng vai trò làm router để kết nối với các shards.
   • Tùy chọn --configdb chỉ định các địa chỉ của các replicas sets để lưu trữ metadata về sharding.
3.  Khởi động Docker Compose
   
   
   Shell

   docker-compose up -d

   1	docker-compose up -d

   Lệnh này sẽ khởi chạy tất cả các container trong nền (detached mode).

Cấu hình Sharding

1. Kết nối vào mongo-router
   
   
   Shell

   docker exec -it <container_id> mongo

   1	docker exec -it <container_id> mongo

   Trong đó, <container_id> là id của container mongo-router.

2. Khởi tạo replicas sets
   
   
   Shell

   sh.addShard("rs1/mongo-1:27017") sh.addShard("rs2/mongo-2:27018") sh.addShard("rs3/mongo-3:27019")

   1 2 3

   sh.addShard("rs1/mongo-1:27017") sh.addShard("rs2/mongo-2:27018") sh.addShard("rs3/mongo-3:27019")

    
3. Bật sharding cho database 

   Giả sử bạn muốn bật sharding cho database mydb:

   Shell

   sh.enableSharding("mydb")

   1	sh.enableSharding("mydb")

    

4. Chọn một collection để shard 

   Ví dụ, chúng ta sẽ shard trên collection users theo trường _id:

   Shell

   sh.shardCollection("mydb.users", { "_id": "hashed" })

   1	sh.shardCollection("mydb.users", { "_id": "hashed" })

    

5. Kiểm tra trạng thái sharding
   
   Shell

   sh.status()

   1	sh.status()

   Lệnh này sẽ hiển thị thông tin về các shards, databases và collections đã được shard.

Kết luận

Bằng cách sử dụng Docker Compose, bạn có thể dễ dàng cài đặt một môi trường sharding trong MongoDB. Việc chia nhỏ dữ liệu ra thành nhiều shards giúp tăng khả năng mở rộng quy mô, cải thiện hiệu suất và đảm bảo tính khả dụng cao cho ứng dụng của bạn. Hãy nhớ rằng, sharding cũng đi kèm với một số phức tạp nhất định, do đó, bạn nên cân nhắc kỹ lưỡng trước khi quyết định sử dụng nó cho dự án của mình.