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），需要添加仲裁节点做为投票，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

服务器mongo-135服务器mongo-182服务器mongo-61mongosmongosmongosconfig serverconfig serverconfig servershard server1 主节点shard server1 副节点shard server1 仲裁shard server2 仲裁shard server2 主节点shard server2 主节点shard server3 副节点shard server3 仲裁shard server3 主节点

端口分配：

mongos：20000config：21000shard1：27017shard2：27017shard3：27017

集群搭建

1. mongodb源配置

sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv 9DA31620334BD75D9DCB49F368818C72E52529D4echo "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.listsudo 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-orgecho "mongodb-org hold" | sudo dpkg --set-selectionsecho "mongodb-org-server hold" | sudo dpkg --set-selectionsecho "mongodb-org-shell hold" | sudo dpkg --set-selectionsecho "mongodb-org-mongos hold" | sudo dpkg --set-selectionsecho "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.debdpkg -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/confmkdir -p /usr/local/mongodb/mongos/logmkdir -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/keychmod 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.confstorage: dbPath: /data/mongodb/config/data journal: enabled: truesystemLog: destination: file logAppend: true path: /data/mongodb/config/log/configsrv.lognet: port: 21000 bindIp: 0.0.0.0processManagement: timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfosecurity: keyFile: /data/mongodb/conf/key authorization: enabledreplication: replSetName: configssharding: 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 ServerAfter=network.targetDocumentation=https://docs.mongodb.org/manual[Service]User=mongodbGroup=mongodbEnvironmentFile=-/etc/default/mongodExecStart=/usr/bin/mongod --config /data/mongodb/conf/configsrv.confPIDFile=/data/mongodb/config/log/configsrv.pid# file sizeLimitFSIZE=infinity# cpu timeLimitCPU=infinity# virtual memory sizeLimitAS=infinity# open filesLimitNOFILE=64000# processes/threadsLimitNPROC=64000# locked memoryLimitMEMLOCK=infinity# total threads (user+kernel)TasksMax=infinityTasksAccounting=false# Recommended limits for for mongod as specified in# http://docs.mongodb.org/manual/reference/ulimit/#recommended-settings[Install]WantedBy=multi-user.target
systemctl daemon-reloadsystemctl start mongosrv.servicesystemctl 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.confstorage: dbPath: /data/mongodb/shard1/data journal: enabled: truesystemLog: destination: file logAppend: true path: /data/mongodb/shard1/log/shard1.lognet: port: 27017 bindIp: 0.0.0.0processManagement: timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfosecurity: keyFile: /data/mongodb/conf/key authorization: enabledreplication: replSetName: shard1sharding: 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 ServerAfter=network.targetDocumentation=https://docs.mongodb.org/manual[Service]User=mongodbGroup=mongodbEnvironmentFile=-/etc/default/mongodExecStart=/usr/bin/mongod --config /data/mongodb/conf/shard1.confPIDFile=/data/mongodb/shard1/log/shard1.pid# file sizeLimitFSIZE=infinity# cpu timeLimitCPU=infinity# virtual memory sizeLimitAS=infinity# open filesLimitNOFILE=64000# processes/threadsLimitNPROC=64000# locked memoryLimitMEMLOCK=infinity# total threads (user+kernel)TasksMax=infinityTasksAccounting=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-reloadroot@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl start mongod-shard1.serviceroot@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.confstorage: dbPath: /data/mongodb/shard2/data journal: enabled: truesystemLog: destination: file logAppend: true path: /data/mongodb/shard2/log/shard2.lognet: port: 27018 bindIp: 0.0.0.0processManagement: timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfosecurity: keyFile: /data/mongodb/conf/key authorization: enabledreplication: replSetName: shard2sharding: 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 ServerAfter=network.targetDocumentation=https://docs.mongodb.org/manual[Service]User=mongodbGroup=mongodbEnvironmentFile=-/etc/default/mongodExecStart=/usr/bin/mongod --config /data/mongodb/conf/shard2.confPIDFile=/data/mongodb/shard2/log/shard2.pid# file sizeLimitFSIZE=infinity# cpu timeLimitCPU=infinity# virtual memory sizeLimitAS=infinity# open filesLimitNOFILE=64000# processes/threadsLimitNPROC=64000# locked memoryLimitMEMLOCK=infinity# total threads (user+kernel)TasksMax=infinityTasksAccounting=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-reloadroot@mgo-db01cn-p001:/data/mongodb/conf# systemctl start mongod-shard2.serviceroot@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.confstorage: dbPath: /data/mongodb/shard3/data journal: enabled: truesystemLog: destination: file logAppend: true path: /data/mongodb/shard3/log/shard3.lognet: port: 27019 bindIp: 0.0.0.0processManagement: timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfosecurity: keyFile: /data/mongodb/conf/key authorization: enabledreplication: replSetName: shard3sharding: 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 ServerAfter=network.targetDocumentation=https://docs.mongodb.org/manual[Service]User=mongodbGroup=mongodbEnvironmentFile=-/etc/default/mongodExecStart=/usr/bin/mongod --config /data/mongodb/conf/shard3.confPIDFile=/data/mongodb/shard3/log/shard3.pid# file sizeLimitFSIZE=infinity# cpu timeLimitCPU=infinity# virtual memory sizeLimitAS=infinity# open filesLimitNOFILE=64000# processes/threadsLimitNPROC=64000# locked memoryLimitMEMLOCK=infinity# total threads (user+kernel)TasksMax=infinityTasksAccounting=false# Recommended limits for for mongod as specified in# http://docs.mongodb.org/manual/reference/ulimit/#recommended-settings上一篇：初识TiDB 下一篇： Redis集群部署

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