MongoDB 是一个高性能、开源、无模式的文档型数据库，常用于处理大量数据的应用场景。在Windows环境下，可以通过搭建伪分布式的MongoDB集群来提高数据处理能力与可用性。以下是对搭建过程及关键知识点的详细解释：
1. **分片式集群结构**：
- **Mongo 客户端**：通过`mongos`（MongoDB的路由服务）与数据库进行交互。
- **mongos**：负责转发客户端请求至合适的分片集（Replica Set）。
- **分片集**：由主节点、从节点和仲裁节点组成的数据存储集群，用于分发和备份数据。
- 主节点负责数据管理，响应`mongos`请求；从节点作为备份，在主节点故障时接管；仲裁节点仅参与选举，不存储数据。
2. **分片集（Replica Set）配置**：
- **节点配置**：各节点配置基本相同，包括数据存储路径（dbpath）、日志路径（logpath）、端口（port）等，但有些值（如priority）因角色不同而异。
- **分片集配置项**：`shardsvr`表示该节点为分片集节点，`replSet`定义节点集的唯一标识。
- **初始化分片集**：使用`rs.initiate()`命令，传入包含节点信息的配置对象。
3. **路由节点（mongos）配置**：
- **路由节点角色**：存储分片集的路由信息，保证数据请求的正确分发。
- **配置项**：与分片集节点类似，还需设置`configsvr`为true，表明其为路由节点。
- **组合路由集**：同样使用`rs.initiate()`命令，配置路由集的成员。
4. ** mongos 配置**：
- **mongos 服务**：连接到路由节点集，通过`configdb`参数指定路由节点的地址。
- **添加分片**：使用`addShard()`命令将分片集添加到`mongos`，指定分片集的名称和节点信息。
- **启用分片**：对数据库启用分片功能，用`enablesharding`命令。
- **分片集合**：指定需要分片的集合及片键，用`shardcollection`命令，片键类型可选`{keyField: "hashed"}`或`{keyField: 1}`（升序）。
5. **分片策略**：
- **片键选择**：片键是决定数据如何分布在分片上的依据，通常选择能均匀分布且更新较少的字段。
- **数据迁移**：MongoDB支持动态分片，当数据增长或片键分布不均时，系统会自动进行数据迁移。
6. **故障恢复与高可用性**：
- **主节点故障**：从节点通过仲裁节点选举成为新的主节点，保证服务连续性。
- **扩展性**：随着数据增长，可添加更多分片以扩展存储和处理能力。
总结，本文档提供了在Windows环境下搭建MongoDB伪分布式集群的步骤，包括分片集和路由节点的配置，以及在`mongos`中添加和管理分片。这样的集群架构能够有效地提高数据的读写性能和系统的容错性，适合大数据应用场景。在实际操作中，需注意监控和维护集群状态，确保数据的安全和高效访问。
