샤딩

샤딩된 클러스터

MongoDB 샤딩된 클러스터는 다음 컴포넌트로 구성됩니다.

• 샤드: 각 샤드에는 샤드 데이터의 하위 집합이 포함됩니다. 각 샤드는 복제본 세트로 배포되어야 합니다.

• mongos: mongos는 클라이언트 애플리케이션과 샤딩된 클러스터 간의 인터페이스를 제공하는 쿼리 라우터 역할을 합니다. mongos는 헤지된 읽기(hedged read)를 지원하여 지연 시간을 최소화할 수 있습니다.

• config 서버: config 서버는 클러스터에 대한 메타데이터와 구성 설정을 저장합니다. config 서버는 복제본 세트(CSRS)로 배포되어야 합니다.

다음 그래픽은 샤딩된 클러스터 내 구성 요소의 상호 작용을 설명합니다.

MongoDB는 컬렉션 수준에서 데이터를 샤딩하여 클러스터의 샤드 전체에 컬렉션 데이터를 분산합니다.

샤드 키

MongoDB는 샤드 키를 사용하여 샤드 전반에서 컬렉션 문서를 분산합니다. 샤드 키는 문서의 필드 하나 또는 여러 필드로 구성됩니다.

샤딩된 컬렉션의 문서에는 샤드 키 필드가 누락될 수 있습니다. 누락된 샤드 키 필드는 문서를 여러 샤드에 분산할 때는 null 값이 있는 것으로 처리되지만, 쿼리를 라우팅할 때는 그렇지 않습니다. 자세한 내용은 누락된 샤드 키 필드를 참조하세요.

컬렉션 샤딩 시 샤드 키를 선택합니다.

• MongoDB 5.0부터는 컬렉션의 샤드 키를 변경하여 컬렉션을 리샤드할 수 있습니다.

• 기존 샤드 키에 접미사 필드나 필드를 추가해 샤드 키를 세분화할 수 있습니다.

문서의 샤드 키 값에 따라 샤드 전체에 대한 분포가 결정됩니다. 샤드 키 필드가 변경 불가능한 _id 필드가 아닌 경우 문서의 샤드 키 값을 업데이트할 수 있습니다. 자세한 내용은 문서의 샤드 키 값 변경을 참조합니다.

청크

MongoDB는 샤드 데이터를 청크로 분할합니다. 각 청크에는 샤드 키에 따라 포괄적인 하위 범위와 배타적인 상위 범위가 있습니다.

밸런서 및 균일한 데이터 분산

클러스터의 모든 샤드에 데이터를 균등하게 분배하기 위해 밸런서가 백그라운드에서 실행되어 샤드 간에 범위를 마이그레이션합니다.

샤딩의 장점

샤딩 전 고려 사항

샤딩된 클러스터 인프라 요구 사항과 복잡성에는 신중한 계획, 실행 및 유지 관리가 필요합니다.

일단 컬렉션이 샤딩되고 나면 MongoDB는 샤드 컬렉션의 샤딩을 되돌리는 메서드를 제공하지 않습니다.

나중에 컬렉션을 다시 샤딩할 수는 있지만, 확장성 및 성능 관련 문제를 피하려면 샤드 키 선택을 신중하게 고려하는 것이 중요합니다.

컬렉션 샤딩에 관한 운영 요구 사항 및 제한 사항을 이해하려면 샤딩된 클러스터의 운영 제한 사항을 참조하세요.

쿼리에 샤드 키 또는 복합 샤드 키의 접두사가 포함되지 않은 경우, mongos가 브로드캐스트 작업을 수행하여 샤딩된 클러스터의 모든 샤드에 대해 쿼리를 실시합니다. 이러한 분산/수집 쿼리는 장기간 실행되는 작업이 될 수 있습니다.

MongoDB 5.1부터 사용하여 샤드 서버를 시작, 다시 시작하거나 sh.addShard() 추가할 때 CWWC(Cluster Wide Write Concern) 를 설정해야 합니다.

0}이 CWWC 설정되어 있지 않고 기본 쓰기 우려 사항이 이 되도록 샤드가 구성된 { w : 1 } 경우, 샤드 서버는 시작 또는 추가에 실패하고 오류를 반환합니다.

기본 쓰기 관심사 계산 방법에 대한 자세한 내용은 기본 쓰기 관심사 계산을 참조하세요.

샤드 및 비샤드 컬렉션

데이터베이스에는 샤드 컬렉션과 비샤드 컬렉션이 혼합되어 있을 수 있습니다. 샤드 컬렉션은 클러스터의 샤드에 분할되어 분산됩니다. 비샤드 컬렉션은 프라이머리 샤드에 저장됩니다. 각 데이터베이스에는 고유한 프라이머리 샤드가 있습니다.

샤딩된 클러스터에 연결

샤딩된 클러스터의 모든 컬렉션과 상호 작용하려면 mongos 라우터에 연결해야 합니다. 여기에는 샤드 컬렉션과 함께 비샤드 컬렉션도 포함됩니다. 클라이언트는 읽기 또는 쓰기 작업을 수행하기 위해 단일 샤드에 연결해서는 안 됩니다.

mongosh 또는 MongoDB 드라이버를 사용하여 mongod에 연결하는 것과 같은 방법으로 mongos에 연결할 수 있습니다.

샤딩 전략

MongoDB는 샤딩된 클러스터 전반에 데이터를 분산하기 위한 두 가지 샤딩 전략을 지원합니다.

해시 샤딩

해시 샤딩에는 샤드 키 필드 값의 해시를 계산하는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 각 청크에는 해시 샤드 키 값에 따라 범위가 할당됩니다.

팁

MongoDB는 해시된 인덱스를 사용하여 쿼리를 해결할 때 해시를 자동으로 계산합니다. 애플리케이션은 해시를 계산할 필요가 없습니다.

샤드 키의 범위는 'close' 일 수 있지만, 해시 값이 같은 청크에 있을 가능성은 낮습니다. 해시된 값을 기반으로 하는 데이터 분산은 특히 샤드 키가 단조롭게 변경되는 데이터 세트에서 더욱 균일한 데이터 분산을 가능하게 합니다.

그러나 해시된 분산은 샤드 키에 대한 범위 기반 쿼리가 단일 샤드를 대상으로 할 가능성이 적다는 것을 의미하며, 그 결과 클러스터 전체에 대한 브로드캐스트 작업이 증가합니다.

자세한 내용은 해시된 샤딩을 참조하세요.

범위 지정된 샤딩

범위가 지정된 샤딩에는 샤드 키 값을 기준으로 데이터를 범위로 나누는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 샤드 키 값을 기반으로 각 청크에 범위가 할당됩니다.

값이 'close' 인 다양한 샤드 키는 동일한 청크에 존재할 가능성이 높습니다. mongos는 필요한 데이터가 포함된 샤드로만 작업을 라우팅할 수 있으므로 타겟팅된 작업이 가능합니다.

범위가 지정된 샤딩의 효율성은 선택한 샤드 키에 따라 달라집니다. 샤드 키를 제대로 고려하지 않으면 데이터가 고르지 않게 분산되어 샤딩의 일부 이점을 무효화하거나 성능 병목 현상을 초래할 수 있습니다. 범위 기반 샤딩을 위한 샤드 키 선택을 참조하세요.

자세한 내용은 범위가 지정된 샤딩을 참조하세요.

샤딩된 클러스터 내 구역

구역은 여러 데이터 센터에 걸쳐 있는 샤딩된 클러스터의 데이터 지역성을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.

샤딩된 클러스터에서는 샤드 키를 기반으로 샤드 데이터의 영역을 만들 수 있습니다. 각 영역을 클러스터에 있는 하나 이상의 샤드와 연결할 수 있습니다. 샤드는 여러 개의 영역과 연결할 수 있습니다. 균형 잡힌 클러스터에서 MongoDB는 영역에 포함된 청크를 해당 영역과 관련된 샤드로만 마이그레이션합니다.

구역은 하나 이상의 샤드 키 값 범위를 다룹니다. 구역이 포함하는 각 범위는 항상 하한선를 포함하며 상한선은 제외합니다.

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포함할 구역에 대한 새 범위를 정의할 때 샤드 키에 포함된 필드를 사용해야 합니다. 복합 샤드 키를 사용하는 경우, 범위에는 샤드 키의 접두사가 포함되어야 합니다. 자세한 내용은 구역 내 샤드 키를 참조하세요.

샤드 키를 선택할 때는 향후 구역 사용 가능성을 고려해야 합니다.

자세한 내용은 구역을 참조하세요.

샤딩 중 데이터 정렬

기본 데이터 정렬이 있는 컬렉션을 샤딩하려면 shardCollection 명령과 collation : { locale : "simple" } 옵션을 함께 사용하세요. 성공적인 샤딩을 위해서는 다음 사항이 필요합니다.

• 컬렉션에는 접두사가 샤드 키인 인덱스가 있어야 합니다.

• 인덱스는 다음 데이터 정렬을 보유해야 합니다. { locale: "simple" }

데이터 정렬을 사용하여 새 컬렉션을 생성하는 경우, 컬렉션을 샤딩하기 전에 이러한 조건이 충족되는지 확인하세요.

샤딩 및 데이터 정렬에 대한 자세한 내용은 shardCollection를 참조하세요.

변경 스트림

MongoDB 3.6부터는 복제본 세트와 샤딩된 클러스터에 대해 변경 스트림을 사용할 수 있습니다. 변경 스트림을 통해 애플리케이션은 복잡한 방식 및 oplog를 테일링하는 위험 없이 실시간 데이터 변경에 액세스할 수 있습니다. 애플리케이션은 변경 스트림을 사용하여 단일 또는 복수 컬렉션의 모든 데이터 변경 사항을 구독할 수 있습니다.

트랜잭션

분산 트랜잭션이 도입됨에 따라 샤딩된 클러스터에서 다중 문서 트랜잭션을 사용할 수 있습니다.

트랜잭션이 커밋될 때까지 트랜잭션에서 변경된 데이터는 트랜잭션 외부에 표시되지 않습니다.

그러나 트랜잭션이 여러 샤드에 쓰기를 수행하는 경우, 모든 외부 읽기 작업이 커밋된 트랜잭션의 결과가 샤드 전체에 표시될 때까지 기다릴 필요는 없습니다. 예를 들어, 트랜잭션이 커밋되고 쓰기 1이 샤드 A에 표시되지만 쓰기 2가 샤드 B에 아직 표시되지 않는 경우, 읽기 고려 "local"의 외부 읽기는 쓰기 2를 보지 않고 쓰기 1의 결과를 읽을 수 있습니다.

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