知识点：MongoDB的扩展与分布式计算 MongoDB是一种广泛使用的NoSQL数据库系统，以其高性能、高可用性和可扩展性而著称。在处理大量数据和高并发访问时，MongoDB通过分片（Sharding）机制实现了水平扩展，将数据分散到多个服务器上，从而提高系统的整体性能和容错能力。

### 一、分片（Sharding）概述
分片（Sharding） 是MongoDB中用于水平扩展的技术，通过将数据分割成多个小块（chunks），并将这些小块分布在不同的服务器（shards）上来实现数据的分布存储。每个分片存储着部分数据，这显著提升了读写操作的效率，尤其在大规模数据集和高并发场景中。

### 二、理解分片
#### 数据分割
数据分割是分片的核心概念之一，MongoDB根据一个叫做分片键（shard key）的字段来决定如何分割数据。分片键可以是一个单一字段或一组字段，它决定了数据如何被分布到不同的分片上。选择合适的分片键对于实现良好的数据分布和负载均衡至关重要。

#### 数据分布
数据分片后的各个部分被分配到不同的物理服务器上。MongoDB使用一种称为平衡器（balancer）的机制自动地在分片之间重新分布数据，以保持各分片的数据量大致相等，避免热点问题。

#### 分片的创建与平衡
- 分片的创建：启用分片时，MongoDB会根据预设的策略将集合中的数据划分为多个分片。
- 平衡：MongoDB的平衡器会定期检查分片上的数据分布情况，并在必要时将数据块从负载过重的分片迁移到负载较轻的分片上，以确保负载均衡。

### 三、MongoDB集群架构
MongoDB的集群包括以下组件：
- mongos：路由服务，作为客户端和后端分片之间的代理，负责接收查询请求并将其分发到适当的分片上。
- 配置服务器（config servers）：保存了集群元数据，如分片列表、分片范围和平衡状态等信息。
- 分片（shards）：存储数据的实际服务器，可以是单台机器，也可以是复制集。

### 四、设置集群
在设置MongoDB集群时，需要考虑以下步骤：
1. 选择分片键：选择一个具有高基数（即不同值数量多）且分布均匀的字段作为分片键，以确保数据均匀分布在各分片间。
2. 初始化分片