MongoDB 3.4 集群搭建

MongoDB 集群搭建

概念理解

从图中可以看到有四个组件：mongos、config server、shard、replica set。

• 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。

• 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！

• 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）。

• 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。

• 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：CentOS 7.4
• 服务器：192.168.16.150、192.168.16.151、192.168.16.152
• 安装包：mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.4.9.tgz

服务器规划：

150 151 152 mongos mongos mongos config server config server config server shard server1 主节点 shard server1 副节点 shard server1 仲裁 shard server2 仲裁 shard server2 主节点 shard server2 副节点 shard server3 副节点 shard server3 仲裁 shard server3 主节点

端口分配：

mongos：20000config：21000shard1：27001shard2：27002shard3：27003

集群搭建

一、安装MongoDB

# 下载 MongoDB$ cd /opt$ wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.4.9.tgz# 解压$ tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.4.9.tgz$ ln -s /opt/mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.4.9 /opt/mongodb# 创建目录$ mkdir -p /opt/mongodb/conf$ mkdir -p /data/mongodb/mongos/log$ mkdir -p /data/mongodb/{config,shard1,shard2,shard3}/{data,log}# 配置环境变量$ vim /etc/profile.d/mongodb.sh#!/bin/bashexport MONGODB_HOME=/opt/mongodbexport PATH=$PATH:$MONGODB_HOME/bin$ source /etc/profile.d/mongodb.sh# 验证$ mongod -version

二、Config Server 配置

1. 配置并启动服务

$ vim /opt/mongodb/conf/config.confsharding:    clusterRole: configsvrreplication:    replSetName: config        # logsystemLog:  destination: file  logAppend: true  path: /data/mongodb/config/log/config.log# datastorage:  dbPath: /data/mongodb/config/data  journal:    enabled: true# processprocessManagement:  fork: true  pidFilePath: /var/run/configsrv.pid# networknet:  port: 21000  bindIp: 192.168.16.150

更多参数配置请参阅：参数配置

注意修改bindIp，并在三台服务器上启动 Config Server 服务

$ mongod --config /opt/mongodb/conf/config.conf

2. 连接并配置服务

选择任意服务器进行连接

$ mongo --host 192.168.16.150 --port 21000

使用 rs.initiate() 方法来初始化

• _id：必须匹配配置的 replication.replSetName 值
• member：全部的副本集
• configsvr：对于 config server 副本集，该值必须为 true

# 初始化副本集> rs.initiate(  {    _id: "config",    configsvr: true,    members: [      { _id : 0, host : "192.168.16.150:21000" },      { _id : 1, host : "192.168.16.151:21000" },      { _id : 2, host : "192.168.16.152:21000" }    ]  })# 查看分区状态> rs.status()# 退出> quit()

三、Shard 配置

1. 配置并启动服务

# 配置$ vim /opt/mongodb/conf/shard1.confsharding:    clusterRole: shardsvrreplication:    replSetName: shard1# logsystemLog:  destination: file  logAppend: true  path: /data/mongodb/shard1/log/shard1.log# datastorage:  dbPath: /data/mongodb/shard1/data  journal:    enabled: true  wiredTiger:    engineConfig:       cacheSizeGB: 1# processprocessManagement:  fork: true   pidFilePath: /var/run/shard1.pid# networknet:  port: 27001  bindIp: 192.168.16.150

更多参数配置请参阅：参数配置

注意修改bindIp，并在三台服务器上启动 Shard 服务

$ mongod --config /opt/mongodb/conf/shard1.conf

2. 连接并配置服务

选择任意服务器进行连接

$ mongo --host 192.168.16.150 --port 27001

使用 rs.initiate() 方法来初始化

• _id：必须匹配配置的 replication.replSetName 值
• member：全部的副本集

# 使用 admin 数据库> use admin# 初始化副本集，第三个节点的 "arbiterOnly":true 代表其为仲裁节点> rs.initiate(  {    _id: "shard1",    members: [      { _id : 0, host : "192.168.16.150:27001" },      { _id : 1, host : "192.168.16.151:27001" },      { _id : 2, host : "192.168.16.152:27001", arbiterOnly: true }    ]  })# 查看分区状态> rs.status()# 退出> quit()

到这，shard1 就配置好了，shard2 和 shard3 的操作基本一样，如下：

Shard2（注意修改bindIp）

$ vim /opt/mongodb/conf/shard2.confsharding:    clusterRole: shardsvrreplication:    replSetName: shard2# logsystemLog:  destination: file  logAppend: true  path: /data/mongodb/shard2/log/shard2.log# datastorage:  dbPath: /data/mongodb/shard2/data  journal:    enabled: true  wiredTiger:    engineConfig:       cacheSizeGB: 1# processprocessManagement:  fork: true   pidFilePath: /var/run/shard2.pid# networknet:  port: 27002  bindIp: 192.168.16.150$ mongod --config /opt/mongodb/conf/shard2.conf$ mongo --host 192.168.16.150 --port 27002> use admin> rs.initiate(  {    _id: "shard2",    members: [      { _id : 0, host : "192.168.16.150:27002", arbiterOnly: true },      { _id : 1, host : "192.168.16.151:27002" },      { _id : 2, host : "192.168.16.152:27002" }    ]  })

Shard3（注意修改bindIp）

$ vim /opt/mongodb/conf/shard3.confsharding:    clusterRole: shardsvrreplication:    replSetName: shard3# logsystemLog:  destination: file  logAppend: true  path: /data/mongodb/shard3/log/shard3.log# datastorage:  dbPath: /data/mongodb/shard3/data  journal:    enabled: true  wiredTiger:    engineConfig:       cacheSizeGB: 1# processprocessManagement:  fork: true   pidFilePath: /var/run/shard3.pid# networknet:  port: 27003  bindIp: 192.168.16.150$ mongod --config /opt/mongodb/conf/shard3.conf$ mongo --host 192.168.16.150 --port 27003> use admin> rs.initiate(  {    _id: "shard3",    members: [      { _id : 0, host : "192.168.16.150:27003" },      { _id : 1, host : "192.168.16.151:27003", arbiterOnly: true },      { _id : 2, host : "192.168.16.152:27003" }    ]  })

四、Mongos 配置

1. 配置并启动服务

# 配置$ vim /opt/mongodb/conf/mongos.confsharding:  configDB: config/192.168.16.150:21000,192.168.16.151:21000,192.168.16.152:21000# logsystemLog:  destination: file  logAppend: true  path: /data/mongodb/mongos/log/mongos.log# processprocessManagement:  fork: true  pidFilePath: /var/run/mongos.pid# networknet:  port: 20000  bindIp: 192.168.16.150

更多参数配置请参阅：参数配置

注意修改bindIp，并在三台服务器上启动 Mongos 服务

$ mongos --config /opt/mongodb/conf/mongos.conf

2. 连接并配置服务

选择任意服务器进行连接

$ mongo --host 192.168.16.150 --port 20000

使用 rs.initiate() 方法来初始化

• _id：必须匹配配置的 replication.replSetName 值
• member：全部的副本集
• configsvr：对于 config server 副本集，该值必须为 true

# 使用 admin 数据库> use admin# 串联路由服务器与分配副本集> sh.addShard("shard1/192.168.16.150:27001,192.168.16.151:27001,192.168.16.152:27001")> sh.addShard("shard2/192.168.16.150:27002,192.168.16.151:27002,192.168.16.152:27002")> sh.addShard("shard3/192.168.16.150:27003,192.168.16.151:27003,192.168.16.152:27003")# 查看集群状态> sh.status()--- Sharding Status ---  sharding version: {        "_id" : 1,        "minCompatibleVersion" : 5,        "currentVersion" : 6,        "clusterId" : ObjectId("59ca06fabd3d4cb527e9368d")}  shards:        {  "_id" : "shard1",  "host" : "shard1/192.168.16.150:27001,192.168.16.151:27001",  "state" : 1 }        {  "_id" : "shard2",  "host" : "shard2/192.168.16.151:27002,192.168.16.152:27002",  "state" : 1 }        {  "_id" : "shard3",  "host" : "shard3/192.168.16.150:27003,192.168.16.152:27003",  "state" : 1 }  active mongoses:        "3.4.9" : 1 autosplit:        Currently enabled: yes  balancer:        Currently enabled:  yes        Currently running:  no                Balancer lock taken at Tue Sep 26 2017 15:51:24 GMT+0800 (CST) by ConfigServer:Balancer        Failed balancer rounds in last 5 attempts:  0        Migration Results for the last 24 hours:                No recent migrations  databases:        {  "_id" : "test",  "primary" : "shard3",  "partitioned" : false }# 退出> quit()

使数据库分片生效

首先必须连接到 mongos 服务，而为了让集合（collection）能够分片，先必须使得集合对应的数据库分片生效，数据库分片生效后，并不会重新分配数据，而是使得数据库中集合的分片成为可能。

使用 sh.enableSharding() 方法让指定数据库分片生效

> sh.enableSharding("xxxx")

五、测试

# 让指定数据库和指定的集合分片生效$ mongo --host 192.168.16.150 --port 20000> sh.enableSharding("testdb")> sh.shardCollection("testdb.table1", {id: 1})# 测试$ mongo  192.168.16.150:20000> use testdb# 插入测试数据（当数据量未达到阈值时，是不会进行分割和迁移的）> for (var i = 1; i <= 2000000; i++) db.table1.save({id: i, "test1": "testval1"})# 查看分片情况> db.table1.stats()mongos> db.table1.stats()mongos> db.table1.stats(){        "sharded" : true,        "capped" : false,        "ns" : "testdb.table1",        "count" : 2000001,        "size" : 107000053,        "storageSize" : 38379520,        "totalIndexSize" : 51064832,        "indexSizes" : {                "_id_" : 21872640,                "id_1" : 29192192        },        "avgObjSize" : 53.37500081249959,        "nindexes" : 2,        "nchunks" : 7,        "shards" : {                "shard1" : {                        "ns" : "testdb.table1",                        "size" : 27000054,                        "count" : 500001,                        "avgObjSize" : 54,                        "storageSize" : 8605696,                        "capped" : false,                        "nindexes" : 2,                        "totalIndexSize" : 11132928,                        "indexSizes" : {                                "_id_" : 4755456,                                "id_1" : 6377472                        },                        "ok" : 1                },                "shard2" : {                        "ns" : "testdb.table1",                        "size" : 66499945,                        "count" : 1249999,                        "avgObjSize" : 53,                        "storageSize" : 25427968,                        "capped" : false,                        "nindexes" : 2,                        "totalIndexSize" : 34476032,                        "indexSizes" : {                                "_id_" : 14802944,                                "id_1" : 19673088                        },                        "ok" : 1                },                "shard3" : {                        "ns" : "testdb.table1",                        "size" : 13500054,                        "count" : 250001,                        "avgObjSize" : 54,                        "storageSize" : 4345856,                        "capped" : false,                        "nindexes" : 2,                        "totalIndexSize" : 5455872,                        "indexSizes" : {                                "_id_" : 2314240,                                "id_1" : 3141632                        },                        "ok" : 1                }        },        "ok" : 1}

后期运维

一、启动及关闭

mongodb的启动顺序是，先启动配置服务器，再启动分片，最后启动mongos

$ mongod --config /opt/mongodb/conf/config.conf$ mongod --config /opt/mongodb/conf/shard1.conf$ mongod --config /opt/mongodb/conf/shard2.conf$ mongod --config /opt/mongodb/conf/shard3.conf$ mongos --config /opt/mongodb/conf/mongos.conf

关闭时，直接killall杀掉所有进程

$ killall mongod$ killall mongos

文章参考

• mongodb 3.4 集群搭建：分片+副本集
• mongodb 3.4 集群搭建升级版 五台集群
• Deploy a Sharded Cluster