mongodb高可用集群部署

　　mongodb是最常用的nosql数据库，在数据库排名中已经上升到了前六。这篇文章介绍如何搭建高可用的mongodb（分片+副本）集群。
　　在搭建集群之前，需要首先了解几个概念：路由，分片、副本集、配置服务器等。  相关概念
　　从图中可以看到有四个组件：mongos、config server、shard、replica set。
　　1.mongos，数据库集群请求的入口，所有的请求都通过mongos进行协调，不需要在应用程序添加一个路由选择器，mongos自己就是一个请求分发中心，它负责把对应的数据请求请求转发到对应的shard服务器上。在生产环境通常有多mongos作为请求的入口，防止其中一个挂掉所有的mongodb请求都没有办法操作。
　　2.config server，顾名思义为配置服务器，存储所有数据库元信息（路由、分片）的配置。mongos本身没有物理存储分片服务器和数据路由信息，只是缓存在内存里，配置服务器则实际存储这些数据。mongos第一次启动或者关掉重启就会从 config server 加载配置信息，以后如果配置服务器信息变化会通知到所有的 mongos 更新自己的状态，这样 mongos 就能继续准确路由。在生产环境通常有多个 config server 配置服务器，因为它存储了分片路由的元数据，防止数据丢失！
　　3.shard，分片（sharding）是指将数据库拆分，将其分散在不同的机器上的过程。将数据分散到不同的机器上，不需要功能强大的服务器就可以存储更多的数据和处理更大的负载。基本思想就是将集合切成小块，这些块分散到若干片里，每个片只负责总数据的一部分，最后通过一个均衡器来对各个分片进行均衡（数据迁移）。
　　4.replica set，中文翻译副本集，其实就是shard的备份，防止shard挂掉之后数据丢失。复制提供了数据的冗余备份，并在多个服务器上存储数据副本，提高了数据的可用性， 并可以保证数据的安全性。
　　5.仲裁者（Arbiter），是复制集中的一个MongoDB实例，它并不保存数据。仲裁节点使用最小的资源并且不要求硬件设备，不能将Arbiter部署在同一个数据集节点中，可以部署在其他应用服务器或者监视服务器中，也可部署在单独的虚拟机中。为了确保复制集中有奇数的投票成员（包括primary），需要添加仲裁节点作为投票，否则primary不能运行时不会自动切换primary。
　　简单了解之后，我们可以这样总结一下，应用请求mongos来操作mongodb的增删改查，配置服务器存储数据库元信息，并且和mongos做同步，数据最终存入在shard（分片）上，为了防止数据丢失同步在副本集中存储了一份，仲裁在数据存储到分片的时候决定存储到哪个节点。  环境准备
　　系统系统 Ubuntu 18.04.1 LTS 三台服务器：10.20.71.135/10.20.73.182/10.20.70.61 安装包：mongodb-org-server_4.0.6_amd64.deb  服务器规划
　　端口分配：  mongos：20000 config：21000 shard1：27017 shard2：27017 shard3：27017集群搭建
　　1. mongodb源配置  sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv 9DA31620334BD75D9DCB49F368818C72E52529D4 echo ＂deb [ arch=amd64 ] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu bionic/mongodb-org/4.0 multiverse＂ | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-4.0.list sudo apt-get update 会安装对应源的mongo所有依赖包,此处不执行 # sudo apt-get install -y mongodb-org echo ＂mongodb-org hold＂ | sudo dpkg --set-selections echo ＂mongodb-org-server hold＂ | sudo dpkg --set-selections echo ＂mongodb-org-shell hold＂ | sudo dpkg --set-selections echo ＂mongodb-org-mongos hold＂ | sudo dpkg --set-selections echo ＂mongodb-org-tools hold＂ | sudo dpkg --set-selections   # 安装依赖 apt install -y  mongodb-org-mongos mongodb-org-shell mongodb-org-tools
　　参考
　　2. mongodb安装  wget https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu/dists/bionic/mongodb-org/4.0/multiverse/binary-amd64/mongodb-org-server_4.0.6_amd64.deb dpkg -i mongodb-org-server_4.0.6_amd64.deb
　　分别在每台机器建立conf、mongos、config、shard1、shard2、shard3六个目录，因为mongos不存储数据，只需要建立日志文件目录即可。  mkdir -p /usr/local/mongodb/conf mkdir -p /usr/local/mongodb/mongos/log mkdir -p /usr/local/mongodb/configsvr/{data,log} mkdir -p /usr/local/mongodb/shard1/{date,log} mkdir -p /usr/local/mongodb/shard2/{data,log} mkdir -p /usr/local/mongodb/shard3/{data,log}准备集群间通信使用的加密key
　　创建mongod、mongos之间通信所使用的key文件，在任意一台服务器上执行：  openssl rand -base64 756 > /etc/mongodb/conf/key chmod 400 /data/mongodb/conf/key # 将/data/mongodb/conf/key文件拷贝到其它服务器上，保持文件权限不变connfig server配置服务器
　　mongodb3.4以后要求配置服务器也创建副本集，不然集群搭建不成功。添加配置文件  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# cat configsrv.conf storage:   dbPath: /data/mongodb/config/data   journal:     enabled: true   systemLog:   destination: file   logAppend: true   path: /data/mongodb/config/log/configsrv.log   net:   port: 21000   bindIp: 0.0.0.0   processManagement:   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo   security:    keyFile: /data/mongodb/conf/key    authorization: enabled   replication:   replSetName: configs   sharding:   clusterRole: ＂configsvr＂
　　分别启动三台服务器的config server 方式一:  mongod -f /data/mongodb/conf/configsrv.conf
　　方式二:  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# cat /lib/systemd/system/mongosrv.service [Unit] Description=MongoDB Database Config Server After=network.target Documentation=https://docs.mongodb.org/manual   [Service] User=mongodb Group=mongodb EnvironmentFile=-/etc/default/mongod ExecStart=/usr/bin/mongod --config /data/mongodb/conf/configsrv.conf PIDFile=/data/mongodb/config/log/configsrv.pid # file size LimitFSIZE=infinity # cpu time LimitCPU=infinity # virtual memory size LimitAS=infinity # open files LimitNOFILE=64000 # processes/threads LimitNPROC=64000 # locked memory LimitMEMLOCK=infinity # total threads (user+kernel) TasksMax=infinity TasksAccounting=false   # Recommended limits for for mongod as specified in # http://docs.mongodb.org/manual/reference/ulimit/#recommended-settings   [Install] WantedBy=multi-user.targetsystemctl daemon-reload systemctl start mongosrv.service systemctl enable mongosrv.service
　　登录任意一台配置服务器，初始化配置副本集  #连接 mongo --port 21000 #config变量 config = {     _id : ＂configs＂,      members : [          {_id : 0, host : ＂10.20.71.135:21000＂ },          {_id : 1, host : ＂10.20.73.182:21000＂ },          {_id : 2, host : ＂10.20.70.61:21000＂ }      ] } #初始化副本集 rs.initiate(config)
　　其中，＂_id＂ : ＂configs＂应与配置文件中配置的 replicaction.replSetName 一致，＂members＂ 中的 ＂host＂ 为三个节点的 ip 和 port  配置分片副本集(三台机器)设置第一个分片副本集(shard1)
　　1. 配置文件  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# egrep -v ^# shard1.conf storage:   dbPath: /data/mongodb/shard1/data   journal:     enabled: true   systemLog:   destination: file   logAppend: true   path: /data/mongodb/shard1/log/shard1.log   net:   port: 27017   bindIp: 0.0.0.0     processManagement:   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo   security:    keyFile: /data/mongodb/conf/key    authorization: enabled     replication:   replSetName: shard1   sharding:   clusterRole: ＂shardsvr＂
　　2. 制作服务启动文件  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# cat /lib/systemd/system/mongod-shard1.service [Unit] Description=MongoDB Shard1 Database Server After=network.target Documentation=https://docs.mongodb.org/manual   [Service] User=mongodb Group=mongodb EnvironmentFile=-/etc/default/mongod ExecStart=/usr/bin/mongod --config /data/mongodb/conf/shard1.conf PIDFile=/data/mongodb/shard1/log/shard1.pid # file size LimitFSIZE=infinity # cpu time LimitCPU=infinity # virtual memory size LimitAS=infinity # open files LimitNOFILE=64000 # processes/threads LimitNPROC=64000 # locked memory LimitMEMLOCK=infinity # total threads (user+kernel) TasksMax=infinity TasksAccounting=false   # Recommended limits for for mongod as specified in # http://docs.mongodb.org/manual/reference/ulimit/#recommended-settings   [Install] WantedBy=multi-user.target
　　启动方式一:  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl daemon-reload root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl start mongod-shard1.service root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl status mongod-shard1.service
　　启动方式二:  mongod -f /data/mongodb/conf/shard1.conf
　　登陆任意一台服务器，初始化副本集:  在任意一台服务上初始化复制集配置：   mongo --port 27017 #使用admin数据库 use admin #定义副本集配置，第三个节点的 ＂arbiterOnly＂:true 代表其为仲裁节点。 config = {    _id : ＂shard1＂,    members : [        {_id : 0, host : ＂10.20.71.135:27017＂ },        {_id : 1, host : ＂10.20.73.182:27017＂ },        {_id : 2, host : ＂10.20.70.61:27017＂, arbiterOnly: true }     ] } #初始化副本集配置 rs.initiate(config); rs.status() rs.conf()设置第二个分片副本集(shard2)
　　1. 配置文件  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# egrep -v ^# shard2.conf storage:   dbPath: /data/mongodb/shard2/data   journal:     enabled: true   systemLog:   destination: file   logAppend: true   path: /data/mongodb/shard2/log/shard2.log   net:   port: 27018   bindIp: 0.0.0.0     processManagement:   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo   security:    keyFile: /data/mongodb/conf/key    authorization: enabled     replication:   replSetName: shard2   sharding:   clusterRole: ＂shardsvr＂
　　2. 制作服务启动文件  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# cat /lib/systemd/system/mongod-shard2.service [Unit] Description=MongoDB Shard2 Database Server After=network.target Documentation=https://docs.mongodb.org/manual   [Service] User=mongodb Group=mongodb EnvironmentFile=-/etc/default/mongod ExecStart=/usr/bin/mongod --config /data/mongodb/conf/shard2.conf PIDFile=/data/mongodb/shard2/log/shard2.pid # file size LimitFSIZE=infinity # cpu time LimitCPU=infinity # virtual memory size LimitAS=infinity # open files LimitNOFILE=64000 # processes/threads LimitNPROC=64000 # locked memory LimitMEMLOCK=infinity # total threads (user+kernel) TasksMax=infinity TasksAccounting=false   # Recommended limits for for mongod as specified in # http://docs.mongodb.org/manual/reference/ulimit/#recommended-settings   [Install] WantedBy=multi-user.target
　　启动方式一:  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl daemon-reload root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl start mongod-shard2.service root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl status mongod-shard2.service
　　启动方式二:  mongod -f /data/mongodb/conf/shard2.conf
　　登陆任意一台服务器，初始化副本集:  在任意一台服务上初始化复制集配置：   mongo --port 27018 #使用admin数据库 use admin #定义副本集配置，第三个节点的 ＂arbiterOnly＂:true 代表其为仲裁节点。 config = {    _id : ＂shard2＂,    members : [        {_id : 0, host : ＂10.20.71.135:27018＂ },        {_id : 1, host : ＂10.20.73.182:27018＂, arbiterOnly: true },        {_id : 2, host : ＂10.20.70.61:27018＂ }     ] } #初始化副本集配置 rs.initiate(config);设置第二个分片副本集(shard3)
　　1. 配置文件  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# egrep -v ^# shard3.conf storage:   dbPath: /data/mongodb/shard3/data   journal:     enabled: true   systemLog:   destination: file   logAppend: true   path: /data/mongodb/shard3/log/shard3.log   net:   port: 27019   bindIp: 0.0.0.0     processManagement:   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo   security:    keyFile: /data/mongodb/conf/key    authorization: enabled     replication:   replSetName: shard3   sharding:   clusterRole: ＂shardsvr＂
　　2. 制作服务启动文件  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# cat /lib/systemd/system/mongod-shard3.service [Unit] Description=MongoDB Shard3 Database Server After=network.target Documentation=https://docs.mongodb.org/manual   [Service] User=mongodb Group=mongodb EnvironmentFile=-/etc/default/mongod ExecStart=/usr/bin/mongod --config /data/mongodb/conf/shard3.conf PIDFile=/data/mongodb/shard3/log/shard3.pid # file size LimitFSIZE=infinity # cpu time LimitCPU=infinity # virtual memory size LimitAS=infinity # open files LimitNOFILE=64000 # processes/threads LimitNPROC=64000 # locked memory LimitMEMLOCK=infinity # total threads (user+kernel) TasksMax=infinity TasksAccounting=false   # Recommended limits for for mongod as specified in # http://docs.mongodb.org/manual/reference/ulimit/#recommended-settings   [Install] WantedBy=multi-user.target
　　启动方式一:  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl daemon-reload root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl start mongod-shard3.service root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl status mongod-shard3.service
　　启动方式二:  mongod -f /data/mongodb/conf/shard3.conf
　　登陆任意一台服务器，初始化副本集:  mongo --port 27019   use admin   #定义副本集配置，第三个节点的 ＂arbiterOnly＂:true 代表其为仲裁节点。 config = {    _id : ＂shard3＂,    members : [        {_id : 0, host : ＂10.20.71.135:27019＂,arbiterOnly: true },        {_id : 1, host : ＂10.20.73.182:27019＂ },        {_id : 2, host : ＂10.20.70.61:27019＂ }     ] }   #初始化副本集配置 rs.initiate(config);配置路由服务器 mongos
　　先启动配置服务器和分片服务器,后启动路由实例:（三台机器）  1. 配置文件  systemLog:   destination: file   logAppend: true   path: /data/mongodb/mongos/log/mongos.log   net:   port: 20000   bindIp: 0.0.0.0     processManagement:   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo   security:    keyFile: /data/mongodb/conf/key    clusterAuthMode: keyFile     replication:   localPingThresholdMs: 15   sharding:   #监听的配置服务器,只能有1个或者3个 configs为配置服务器的副本集名字   configDB: ＂configs/10.20.71.135:21000,10.20.73.182:21000,10.20.70.61:21000＂
　　2. 制作服务启动文件  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# cat /lib/systemd/system/mongos.service [Unit] Description=MongoDB Mongos Database Server After=network.target Documentation=https://docs.mongodb.org/manual   [Service] User=mongodb Group=mongodb EnvironmentFile=-/etc/default/mongod ExecStart=/usr/bin/mongos --config /data/mongodb/conf/mongos.conf PIDFile=/data/mongodb/mongos/log/mongos.pid # file size LimitFSIZE=infinity # cpu time LimitCPU=infinity # virtual memory size LimitAS=infinity # open files LimitNOFILE=64000 # processes/threads LimitNPROC=64000 # locked memory LimitMEMLOCK=infinity # total threads (user+kernel) TasksMax=infinity TasksAccounting=false   # Recommended limits for for mongod as specified in # http://docs.mongodb.org/manual/reference/ulimit/#recommended-settings   [Install] WantedBy=multi-user.target
　　启动方式一:  root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl daemon-reload root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl enable mongos root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl start mongos.service root@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl status mongos.service
　　启动方式二:  mongod -f /data/mongodb/conf/shard3.conf
　　3. 启用分片  目前搭建了mongodb配置服务器、路由服务器，各个分片服务器，不过应用程序连接到mongos路由服务器并不能使用分片机制，还需要在程序里设置分片配置，让分片生效。 mongo --port 20000   #使用admin数据库 use  admin   #串联路由服务器与分配副本集 sh.addShard(＂shard1/10.20.71.135:27017,10.20.73.182:27017,10.20.70.61:27017＂) sh.addShard(＂shard2/10.20.71.135:27018,10.20.73.182:27018,10.20.70.61:27018＂) sh.addShard(＂shard3/10.20.71.135:27019,10.20.73.182:27019,10.20.70.61:27019＂)   #查看集群状态 sh.status()
　　⚠️ : 集群服务启动顺序 mongodb的启动顺序是，先启动配置服务器，在启动分片，最后启动mongos. configsvr->shard->mongos 至此，整个mongodb高可用集群就搭建好了。  部署测试
　　1. 先建一个database及user创建数据  # 创建一个admin用户 $ mongo --port 20000 > use admin > db.createUser({ user: ＂weadmin＂, pwd: ＂123456＂,roles: [{ role: ＂userAdminAnyDatabase＂, db: ＂admin＂ },{ role: ＂clusterManager＂, db : ＂admin＂}],passwordDigestor: ＂server＂}) > exit   # 创建一个database的访问用户 $ mongo --username weadmin --password 123456 --authenticationDatabase admin --port 20000 admin > use test > db.createUser({user: ＂test＂,pwd: ＂123456＂,roles: [{ role: ＂dbOwner＂, db: ＂test＂ }],passwordDigestor: ＂server＂}); > exit   # 使用该用户访问database，并插入数据，创建索引 $ mongo --username test --password 123456 --authenticationDatabase test --port 20000  test #插入测试数据 > for (var i = 1; i <= 5000; i++){db.table1.save({id:i,＂name＂:＂shuke＂})}; > exit
　　2. 分片生效  目前配置服务、路由服务、分片服务、副本集服务都已经串联起来了，但我们的目的是希望插入数据，数据能够自动分片。连接在mongos上，准备让指定的数据库、指定的集合分片生效。 $ mongo --username weadmin --password 123456 --authenticationDatabase admin --port 20000 admin > use admin # 认证 > db.auth(＂weadmin＂, ＂123456＂) #指定testdb分片生效 db.runCommand( { enablesharding :＂test＂}); #指定数据库里需要分片的集合和片键 db.runCommand( { shardcollection : ＂test.table1＂,key : {id: 1} } )
　　我们设置testdb的 table1 表需要分片，根据 id 自动分片到 shard1 ，shard2，shard3 上面去。要这样设置是因为不是所有mongodb 的数据库和表 都需要分片！
　　3. 测试分片配置结果:  $ mongo --username test --password 123456 --authenticationDatabase test --port 20000  test > use test > db.auth(＂test＂, ＂123456＂) #查看分片情况 > db.table1.stats();总结
　　手工部署mongodb集群还是比较麻烦的，所以如果图省事儿，还是使用云厂商提供的PaaS服务好了，比如云数据库 MongoDB。如果一定要自己搭建，还是建议用现成的ansible-mongodb-cluster脚本好了。  refs
　　mongodb高可用集群部署 - jeremy的技术点滴 mongodb 3.4 集群搭建：分片+副本集 - 纯洁的微笑博客 搭建 MongoDB分片（sharding） / 分区 / 集群环境 - 云+社区 - 腾讯云 MongoDB副本集配置 - 个人文章 - SegmentFault 思否 三个节点的复制集 — MongoDB Manual 3.4 在Ubuntu上安装MongoDB社区版 | 静水流深
　　后面会分享更多运维方面的内容，感兴趣的朋友可以关注下！
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