1. 名词解释
Shards : 每一个shard包括一个或多个服务和存储数据的mongod进程（mongod是MongoDB数据的核心进程）典型的每个shard开启多个服务来提高服务的可用性。这些服务/mongod进程在shard中组成一个复制集
Chunks: Chunk是一个来自特殊集合中的一个数据范围，（collection，minKey，maxKey）描叙一个chunk，它介于minKey和maxKey范围之间。例如chunks 的maxsize大小是100M，如果一个文件达到或超过这个范围时，会被切分到2个新的chunks中。当一个shard的数据过量时，chunks将会被迁移到其他的shards上。同样，chunks也可以迁移到其他的shards上
Config Servers : Config服务器存储着集群的metadata信息，包括每个服务器，每个shard的基本信息和chunk信息Config服务器主要存储的是chunk信息。每一个config服务器都复制了完整的chunk信息。
一个完整的MongoDB集群应该包含多个shards，每个shard包含多个replSets互相做备份。单个数据有大小之分，被分配到不同的Chunk之中。当一个shard的存储空间不够时，会将Chunks分配到其他Shard上。这些信息被分开后都要有所记录，这些记录存储在Congfig Servers上做查询的依据。
从这里开始源码研究的范畴变为mongos。
2. 代码结构
shard.h chunk.h config.h 以上三个对应结构的类。 strategy.h //分配调整策略基类 strategy_shard.cpp //shard分配调整策略的实现 parallel.h //并行传递消息，分片等操作的工具类 server.h //启动configserver的管理类 balance.h //chunk分块的策划者 connpool.h //管理mongos中的各种连接
3. 各部分结构图
a) Chunk相关的类图
Chunk类：存储数据的起点、终点以及在哪一个shard上，实现了分割chunk，计算块大小等方法。
ChunkRange类：记录在同一个shard上的连续的chunk节点的起点和终点。
ChunkRangeManager类：存储ChunkRange的集合。
ChunkManager类：存储了当前shard上的所有的Chunk集合和一个ChunkRangeManager集合。
b) Shrad相关的类
Shard类：记录了shard的名称、地址、大小等信息。
ShardStatus类：存储了Shard对象，和服务器的一些信息。
StaticShradInfo类：内部类（单件），记录了当前体系中的所有Shard 节点信息及状态，接口供Shard对象调用。
c) Config server相关的类
DBConfig：记录各个Shard之间的连接状态。
ConfigServer：继承DBConfig
4. Mongos server初始化
Mongos的入口在server.cpp文件中。
程序首先对各个参数进行分割存储，之后执行函数runMongosServer。
static bool runMongosServer( bool doUpgrade ) { //…… // set some global state //添加连接回调 pool.addHook( new ShardingConnectionHook( false ) ); pool.setName( "mongos connectionpool" ); shardConnectionPool.addHook( new ShardingConnectionHook( true ) ); shardConnectionPool.setName( "mongos shardconnection connectionpool" ); // Mongos shouldn't lazily kill cursors, otherwise we can end up with extras from migration DBClientConnection::setLazyKillCursor( false ); ReplicaSetMonitor::setConfigChangeHook( boost::bind( &ConfigServer::replicaSetChange , &configServer , _1 ) ); //初始化ConfigServer，将参数中的配置的config server添加到列表中 if ( ! configServer.init( configdbs ) ) { log() << "couldn't resolve config db address" << endl; return false; } //检查主shard地址，以及各个config server节点的连接状况 if ( ! configServer.ok( true ) ) { log() << "configServer connection startup check failed" << endl; return false; } //每60秒检查检查一回各节点连接情况 { class CheckConfigServers : public task::Task { virtual string name() const { return "CheckConfigServers"; } virtual void doWork() { configServer.ok(true); } }; task::repeat(new CheckConfigServers, 60*1000); } //检查config sever的版本，下面详细解释 int configError = configServer.checkConfigVersion( doUpgrade ); //传出的configError并不一定是代表错误，而是表示当前server的状态 //总体说来，当configError为0的时候，需要将自己的作为configServer的管理者 //其他时候就直接退出了。一次mongos的工作到此结束。 if ( configError ) { if ( configError > 0 ) { log() << "upgrade success!" << endl; } else { log() << "config server error: " << configError << endl; } return false; } configServer.reloadSettings(); //设置响应系统信号的函数 init(); #if !defined(_WIN32) CmdLine::launchOk(); #endif if ( !noHttpInterface ) boost::thread web( boost::bind(&webServerThread, new NoAdminAccess() /* takes ownership */) ); //启动消息Server，监听各端口socket连接 MessageServer::Options opts; opts.port = cmdLine.port; opts.ipList = cmdLine.bind_ip; start(opts); // listen() will return when exit code closes its socket. dbexit( EXIT_NET_ERROR ); return true; }
5. 检查config server的版本（ConfigServer::checkConfigVersion）
int ConfigServer::checkConfigVersion( bool upgrade ) { //访问shard服务器返回config version：其中0为初始化，1为已经连接上shard或者数据库，2为自己需要更新，3表示环境中有主config server，且不需要更新 int cur = dbConfigVersion(); if ( cur == VERSION ) return 0; //如正在初始化，即环境里没有config server，则自己变为主config server，并通知shard if ( cur == 0 ) { scoped_ptr<ScopedDbConnection> conn( ScopedDbConnection::getInternalScopedDbConnection( _primary.getConnString() ) ); // If the cluster has not previously been initialized, we need to set the version before using so // subsequent mongoses use the config data the same way. This requires all three config servers online // initially. try { conn->get()->insert( "config.version" , BSON( "_id" << 1 << "version" << VERSION ) ); } catch( DBException& ){ error() << "All config servers must initially be reachable for the cluster to be initialized." << endl; throw; } pool.flush(); verify( VERSION == dbConfigVersion( conn->conn() ) ); conn->done(); return 0; } //需要更新 if ( cur == 2 ) { // need to upgrade verify( VERSION == 3 ); if ( ! upgrade ) { log() << "newer version of mongo meta data\n" << "need to --upgrade after shutting all mongos down" << endl; return -9; } scoped_ptr<ScopedDbConnection> connPtr( ScopedDbConnection::getInternalScopedDbConnection( _primary.getConnString() ) ); ScopedDbConnection& conn = *connPtr; // do a backup string backupName; { stringstream ss; ss << "config-backup-" << terseCurrentTime(false); backupName = ss.str(); } log() << "backing up config to: " << backupName << endl; conn->copyDatabase( "config" , backupName ); //...... //更新shard，database和chunk conn->update( "config.version" , BSONObj() , BSON( "_id" << 1 << "version" << VERSION ) ); conn.done(); pool.flush(); return 1; } log() << "don't know how to upgrade " << cur << " to " << VERSION << endl; return -8; }