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MongoDB Academy · Lektion

Bereichsbasiertes und gehashtes Sharding

Sie konfigurieren eine Collection mit bereichsbasiertem Sharding für Bereichsabfragen oder gehashtem Sharding für eine gleichmäßige Schreibverteilung und vergleichen die jeweiligen Kompromisse.

Bereichsbasiertes und gehashtes Sharding ist eine kostenlose MongoDB Academy-Lektion auf CoddyKit. Dies ist Lektion 3 von 4. Du kannst die komplette Lektion unten kostenlos lesen – dann übst du sie direkt im Browser mit einem integrierten Code-Editor und einem KI-Tutor rund um die Uhr. Sie ist Teil des MongoDB Academy-Lernpfads, und dein Fortschritt wird über Web und CoddyKit-App synchronisiert. Der MongoDB Academy-Kurs umfasst insgesamt 4 Lektionen.

Teile dieser Lektion wurden noch nicht übersetzt und werden auf Englisch angezeigt.

Two Sharding Strategies Compared

MongoDB supports two built-in sharding strategies: ranged sharding and hashed sharding. Ranged sharding assigns contiguous ranges of shard key values to specific shards; hashed sharding applies a hash function to the key first and distributes based on the hash. Both have distinct strengths, and the right choice depends on your data access patterns.

Ranged Sharding: How It Works

In ranged sharding, MongoDB divides the shard key's value space into contiguous ranges and assigns each range (chunk) to a shard. For example, users with userId 1–10,000 go to shard A, 10,001–20,000 to shard B, and so on. Documents with nearby shard key values are co-located on the same shard, which is ideal for range queries.

// Enable ranged sharding on a field
sh.shardCollection('mydb.products', { category: 1, price: 1 })

// Range query is now targeted to the shard(s) holding that range
db.products.find({ category: 'electronics', price: { $lt: 100 } })

Ranged Sharding: Strengths

Ranged sharding excels when your application frequently queries ranges of values: date ranges, price ranges, alphabetical name ranges, or paginated results sorted by a numeric ID. Because adjacent values are co-located, range queries become targeted queries that touch only one or a few shards, keeping latency low.

// With ranged sharding on { orderId: 1 }, this is targeted:
db.orders.find({
  orderId: { $gte: 50000, $lte: 60000 }
})
// mongos knows exactly which shard owns this range

Ranged Sharding: Weakness — Hot Spots

The critical weakness of ranged sharding is write hot spots when the shard key is monotonically increasing (timestamps, auto-increment IDs, ObjectId). All new documents cluster at the high end of the range and land on one shard. Until the balancer migrates chunks, this shard absorbs all write traffic while other shards sit idle.

// Problematic: all new events go to the max-range shard
sh.shardCollection('mydb.events', { createdAt: 1 }) // ranged, monotonic = hot spot

// Production symptom: one shard has 90%+ of recent data
// and absorbs all write IOPS

Hashed Sharding: How It Works

In hashed sharding, MongoDB computes a hash of the shard key value and uses the hash to determine the chunk. Documents are distributed based on hash values, which appear random even if the original keys are monotonically increasing. This guarantees a near-uniform initial write distribution across all shards.

// Hashed sharding on _id (neutralizes ObjectId monotonicity)
sh.shardCollection('mydb.events', { _id: 'hashed' })

// Hashed sharding on userId
sh.shardCollection('mydb.sessions', { userId: 'hashed' })

Hashed Sharding: Strengths

Hashed sharding is the best choice when your primary goal is uniform write distribution across shards and you do not need range queries on the shard key. It is ideal for high-insert-rate workloads with monotonic keys (event logs, IoT sensor data, messaging) where every shard should absorb an equal share of write traffic.

// With hashed sharding, inserts are spread uniformly:
// doc1 (hash: 2345...) -> shard A
// doc2 (hash: 8901...) -> shard C
// doc3 (hash: 4567...) -> shard B
// No hot spot regardless of insert order

Hashed Sharding: Weakness — No Range Efficiency

The trade-off of hashed sharding is that range queries on the shard key become scatter-gather. Because adjacent hash values are scattered across shards, a query like { createdAt: { $gte: t1, $lte: t2 } } must fan out to all shards. If range queries are frequent and latency-sensitive, hashed sharding may negate the performance gains from sharding.

// With hashed sharding on createdAt:
// Range query CANNOT be targeted — fans out to all shards
db.events.find({ createdAt: { $gte: ISODate('2025-01-01'), $lte: ISODate('2025-02-01') } })
// Equivalent to a full collection scan across all shards

Choosing Between Ranged and Hashed

Decision guide: Ranged sharding → your shard key has natural distribution (not monotonic) AND your top queries are range queries on that key. Hashed sharding → your shard key is monotonic OR your top queries are point lookups (equality) on a high-cardinality field. When in doubt and inserts are the bottleneck, prefer hashed.

Hybrid: Compound Key With Hashed Component

You can combine both strategies with a compound shard key where the first field is ranged and gives query affinity, while adding a hashed second field spreads the load within each range. Example: { tenantId: 1, _id: 'hashed' } co-locates data by tenant for targeted queries while distributing writes across shards within each tenant.

// Ranged tenantId + hashed _id within tenant
// Writes are distributed; per-tenant queries are targeted
sh.shardCollection('mydb.events', { tenantId: 1, _id: 'hashed' })

// Targeted: all tenantId queries go to the right shard(s)
db.events.find({ tenantId: 'acme', _id: ObjectId('...') })

Checking Which Strategy Is Active

You can inspect a collection's sharding configuration to determine which strategy is in use. The config server metadata stores the shard key and whether it uses 'hashed'. The sh.status() command and db.collection.stats() both expose this information.

// Check sharding info for a collection
use config
db.collections.findOne({ _id: 'mydb.events' })
// { key: { _id: 'hashed' }, unique: false, ... }

// Or via sh.status()
sh.status()

Pre-Splitting Chunks for Bulk Loads

When bulk-loading data into a freshly sharded collection, all chunks initially live on one shard and must be migrated by the balancer — which can be slow. Pre-splitting creates an initial set of empty chunks distributed across all shards before loading. This ensures the balancer's work is minimised and writes are spread from the first insert.

// Pre-split chunks for ranged sharding
// Define desired split points and assign to shards
db.adminCommand({ split: 'mydb.events', middle: { userId: 500000 } })
db.adminCommand({ moveChunk: 'mydb.events',
  find: { userId: 500000 }, to: 'shard02' })

Quick Check

Test your understanding of MongoDB & NoSQL Databases concepts from this lesson.

Lesson Recap

In this lesson you learned: ranged sharding co-locates similar key values for efficient range queries but creates hot spots with monotonic keys, hashed sharding distributes uniformly across shards but makes range queries scatter-gather, and compound keys can combine both benefits. Next up we explore zone sharding for pinning data to specific regions.

Häufig gestellte Fragen

Ist die Lektion „Bereichsbasiertes und gehashtes Sharding“ kostenlos?

Ja — der vollständige Text von „Bereichsbasiertes und gehashtes Sharding“ ist hier im Web kostenlos zu lesen. Um sie interaktiv zu üben (integrierter Code-Editor und 24/7 KI-Tutor) und den Rest des MongoDB Academy-Kurses freizuschalten, upgrade auf CoddyKit PRO. Der MongoDB Academy-Kurs umfasst insgesamt 4 Lektionen.

Was lerne ich in „Bereichsbasiertes und gehashtes Sharding“?

Sie konfigurieren eine Collection mit bereichsbasiertem Sharding für Bereichsabfragen oder gehashtem Sharding für eine gleichmäßige Schreibverteilung und vergleichen die jeweiligen Kompromisse. Du übst MongoDB Academy mit praktischem Code, den du direkt im Browser ausführst, und ein 24/7 KI-Tutor beantwortet deine Fragen während du die Lektion bearbeitest.

Brauche ich Erfahrung, um MongoDB Academy zu starten?

Keine Vorkenntnisse erforderlich. MongoDB Academy auf CoddyKit ist für Anfänger bis fortgeschrittene Lernende strukturiert, sodass du hier starten oder von Anfang an beginnen und in deinem eigenen Tempo voranschreiten kannst. Dies ist Lektion 3 von 4.

Wie lange dauert die Lektion „Bereichsbasiertes und gehashtes Sharding“?

Die meisten CoddyKit-Lektionen dauern etwa 5–10 Minuten. Jede ist kompakt und interaktiv, sodass du stetig Fortschritte machst und genau dort weitermachst, wo du aufgehört hast – im Web und in der App.

Kann ich in dieser MongoDB Academy-Lektion Code schreiben und ausführen?

Ja. Jede MongoDB Academy-Lektion enthält einen integrierten Code-Editor, sodass du echten Code direkt in deinem Browser schreibst und ausführst und sofort KI-Feedback erhältst — ohne lokale Einrichtung erforderlich.

Alle Lektionen in diesem Kurs

  1. Sharding-Konzepte: Chunks, Balancer und Shard Keys
  2. Einen Shard Key auswählen: Kardinalität, Häufigkeit, Monotonie
  3. Bereichsbasiertes und gehashtes Sharding
  4. Zonen-Sharding: Daten Regionen zuordnen
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