mongodb3.4集群搭建實戰(zhàn)之高可用的分片+副本集

更新時間：2017年08月13日 15:11:51 作者：純潔的微笑

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于mongodb3.4集群搭建實戰(zhàn)之高可用的分片+副本集的相關(guān)資料，文中通過示例代碼將實現(xiàn)的步驟一步步的介紹的非常詳細(xì)，對大家具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面跟著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧。

前言

最近因為工作的原因，在學(xué)習(xí)使用mongodb數(shù)據(jù)庫，mongodb是最常用的nodql數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫排名中已經(jīng)上升到了前六。這篇文章介紹如何搭建高可用的mongodb（分片+副本）集群，分享出來供大家參考學(xué)習(xí)，下面話不多說了，來一起看看詳細(xì)的介紹：

在搭建集群之前，需要首先了解幾個概念：路由，分片、副本集、配置服務(wù)器等。

相關(guān)概念

先來看一張圖：

從圖中可以看到有四個組件：mongos、config server、shard、replica set。

mongos，數(shù)據(jù)庫集群請求的入口，所有的請求都通過mongos進(jìn)行協(xié)調(diào)，不需要在應(yīng)用程序添加一個路由選擇器，mongos自己就是一個請求分發(fā)中心，它負(fù)責(zé)把對應(yīng)的數(shù)據(jù)請求請求轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的shard服務(wù)器上。在生產(chǎn)環(huán)境通常有多mongos作為請求的入口，防止其中一個掛掉所有的mongodb請求都沒有辦法操作。

config server，顧名思義為配置服務(wù)器，存儲所有數(shù)據(jù)庫元信息（路由、分片）的配置。mongos本身沒有物理存儲分片服務(wù)器和數(shù)據(jù)路由信息，只是緩存在內(nèi)存里，配置服務(wù)器則實際存儲這些數(shù)據(jù)。mongos第一次啟動或者關(guān)掉重啟就會從 config server 加載配置信息，以后如果配置服務(wù)器信息變化會通知到所有的 mongos 更新自己的狀態(tài)，這樣 mongos 就能繼續(xù)準(zhǔn)確路由。在生產(chǎn)環(huán)境通常有多個 config server 配置服務(wù)器，因為它存儲了分片路由的元數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失！

shard，分片（sharding）是指將數(shù)據(jù)庫拆分，將其分散在不同的機器上的過程。將數(shù)據(jù)分散到不同的機器上，不需要功能強大的服務(wù)器就可以存儲更多的數(shù)據(jù)和處理更大的負(fù)載。基本思想就是將集合切成小塊，這些塊分散到若干片里，每個片只負(fù)責(zé)總數(shù)據(jù)的一部分，最后通過一個均衡器來對各個分片進(jìn)行均衡（數(shù)據(jù)遷移）。

replica set，中文翻譯副本集，其實就是shard的備份，防止shard掛掉之后數(shù)據(jù)丟失。復(fù)制提供了數(shù)據(jù)的冗余備份，并在多個服務(wù)器上存儲數(shù)據(jù)副本，提高了數(shù)據(jù)的可用性，并可以保證數(shù)據(jù)的安全性。

仲裁者（Arbiter），是復(fù)制集中的一個MongoDB實例，它并不保存數(shù)據(jù)。仲裁節(jié)點使用最小的資源并且不要求硬件設(shè)備，不能將Arbiter部署在同一個數(shù)據(jù)集節(jié)點中，可以部署在其他應(yīng)用服務(wù)器或者監(jiān)視服務(wù)器中，也可部署在單獨的虛擬機中。為了確保復(fù)制集中有奇數(shù)的投票成員（包括primary），需要添加仲裁節(jié)點做為投票，否則primary不能運行時不會自動切換primary。

簡單了解之后，我們可以這樣總結(jié)一下，應(yīng)用請求mongos來操作mongodb的增刪改查，配置服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)庫元信息，并且和mongos做同步，數(shù)據(jù)最終存入在shard（分片）上，為了防止數(shù)據(jù)丟失同步在副本集中存儲了一份，仲裁在數(shù)據(jù)存儲到分片的時候決定存儲到哪個節(jié)點。

環(huán)境準(zhǔn)備

系統(tǒng)系統(tǒng) centos6.5
三臺服務(wù)器：192.168.0.75/84/86
安裝包： mongodb-linux-x86_64-3.4.6.tgz

服務(wù)器規(guī)劃

服務(wù)器75	服務(wù)器84	服務(wù)器86
mongos	mongos	mongos
config server	config server	config server
shard server1 主節(jié)點	shard server1 副節(jié)點	shard server1 仲裁
shard server2 仲裁	shard server2 主節(jié)點	shard server2 副節(jié)點
shard server3 副節(jié)點	shard server3 仲裁	shard server3 主節(jié)點

端口分配：

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

集群搭建

1、安裝mongodb

#解壓
tar -xzvf mongodb-linux-x86_64-3.4.6.tgz -C /usr/local/
#改名
mv mongodb-linux-x86_64-3.4.6 mongodb

分別在每臺機器建立conf、mongos、config、shard1、shard2、shard3六個目錄，因為mongos不存儲數(shù)據(jù)，只需要建立日志文件目錄即可。

mkdir -p /usr/local/mongodb/conf
mkdir -p /usr/local/mongodb/mongos/log
mkdir -p /usr/local/mongodb/config/data
mkdir -p /usr/local/mongodb/config/log
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard1/data
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard1/log
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard2/data
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard2/log
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard3/data
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard3/log

配置環(huán)境變量

vim /etc/profile
# 內(nèi)容
export MONGODB_HOME=/usr/local/mongodb
export PATH=$MONGODB_HOME/bin:$PATH
# 使立即生效
source /etc/profile

2、config server配置服務(wù)器

mongodb3.4以后要求配置服務(wù)器也創(chuàng)建副本集，不然集群搭建不成功。

添加配置文件

vi /usr/local/mongodb/conf/config.conf

## 配置文件內(nèi)容
pidfilepath = /usr/local/mongodb/config/log/configsrv.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/config/data
logpath = /usr/local/mongodb/config/log/congigsrv.log
logappend = true
 
bind_ip = 0.0.0.0
port = 21000
fork = true
 
#declare this is a config db of a cluster;
configsvr = true

#副本集名稱
replSet=configs
 
#設(shè)置最大連接數(shù)
maxConns=20000

啟動三臺服務(wù)器的config server

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/config.conf

登錄任意一臺配置服務(wù)器，初始化配置副本集

#連接
mongo --port 21000
#config變量
config = {
... _id : "configs",
... members : [
...  {_id : 0, host : "192.168.0.75:21000" },
...  {_id : 1, host : "192.168.0.84:21000" },
...  {_id : 2, host : "192.168.0.86:21000" }
... ]
... }

#初始化副本集
rs.initiate(config)

其中，”_id” : “configs”應(yīng)與配置文件中配置的 replicaction.replSetName 一致，”members” 中的 “host” 為三個節(jié)點的 ip 和 port

3、配置分片副本集(三臺機器)

設(shè)置第一個分片副本集

配置文件

vi /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf

#配置文件內(nèi)容
#——————————————–
pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard1/log/shard1.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/shard1/data
logpath = /usr/local/mongodb/shard1/log/shard1.log
logappend = true

bind_ip = 0.0.0.0
port = 27001
fork = true
 
#打開web監(jiān)控
httpinterface=true
rest=true
 
#副本集名稱
replSet=shard1
 
#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true
 
#設(shè)置最大連接數(shù)
maxConns=20000

啟動三臺服務(wù)器的shard1 server

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf

登陸任意一臺服務(wù)器，初始化副本集

mongo --port 27001
#使用admin數(shù)據(jù)庫
use admin
#定義副本集配置，第三個節(jié)點的 "arbiterOnly":true 代表其為仲裁節(jié)點。
config = {
... _id : "shard1",
... members : [
...  {_id : 0, host : "192.168.0.75:27001" },
...  {_id : 1, host : "192.168.0.84:27001" },
...  {_id : 2, host : "192.168.0.86:27001” , arbiterOnly: true }
... ]
... }
#初始化副本集配置
rs.initiate(config);

設(shè)置第二個分片副本集

配置文件

vi /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf

#配置文件內(nèi)容
#——————————————–
pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard2/log/shard2.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/shard2/data
logpath = /usr/local/mongodb/shard2/log/shard2.log
logappend = true

bind_ip = 0.0.0.0
port = 27002
fork = true
 
#打開web監(jiān)控
httpinterface=true
rest=true
 
#副本集名稱
replSet=shard2
 
#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true
 
#設(shè)置最大連接數(shù)
maxConns=20000

啟動三臺服務(wù)器的shard2 server

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf

登陸任意一臺服務(wù)器，初始化副本集

mongo --port 27002
#使用admin數(shù)據(jù)庫
use admin
#定義副本集配置
config = {
... _id : "shard2",
... members : [
...  {_id : 0, host : "192.168.0.75:27002" , arbiterOnly: true },
...  {_id : 1, host : "192.168.0.84:27002" },
...  {_id : 2, host : "192.168.0.86:27002" }
... ]
... }

#初始化副本集配置
rs.initiate(config);

設(shè)置第三個分片副本集

配置文件

vi /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf

 
#配置文件內(nèi)容
#——————————————–
pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard3/log/shard3.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/shard3/data
logpath = /usr/local/mongodb/shard3/log/shard3.log
logappend = true

bind_ip = 0.0.0.0
port = 27003
fork = true
 
#打開web監(jiān)控
httpinterface=true
rest=true
 
#副本集名稱
replSet=shard3
 
#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true
 
#設(shè)置最大連接數(shù)
maxConns=20000

啟動三臺服務(wù)器的shard3 server

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf

登陸任意一臺服務(wù)器，初始化副本集

mongo --port 27003
#使用admin數(shù)據(jù)庫
use admin
#定義副本集配置
config = {
... _id : "shard3",
...  members : [
...   {_id : 0, host : "192.168.0.75:27003" },
...   {_id : 1, host : "192.168.0.84:27003" , arbiterOnly: true},
...   {_id : 2, host : "192.168.0.86:27003" }
...  ]
... }

#初始化副本集配置
rs.initiate(config);

4、配置路由服務(wù)器 mongos

先啟動配置服務(wù)器和分片服務(wù)器,后啟動路由實例啟動路由實例:（三臺機器）

vi /usr/local/mongodb/conf/mongos.conf

#內(nèi)容
pidfilepath = /usr/local/mongodb/mongos/log/mongos.pid
logpath = /usr/local/mongodb/mongos/log/mongos.log
logappend = true

bind_ip = 0.0.0.0
port = 20000
fork = true

#監(jiān)聽的配置服務(wù)器,只能有1個或者3個 configs為配置服務(wù)器的副本集名字
configdb = configs/192.168.0.75:21000,192.168.0.84:21000,192.168.0.86:21000
 
#設(shè)置最大連接數(shù)
maxConns=20000

啟動三臺服務(wù)器的mongos server

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/mongos.conf

5、啟用分片

目前搭建了mongodb配置服務(wù)器、路由服務(wù)器，各個分片服務(wù)器，不過應(yīng)用程序連接到mongos路由服務(wù)器并不能使用分片機制，還需要在程序里設(shè)置分片配置，讓分片生效。

登陸任意一臺mongos

mongo --port 20000
#使用admin數(shù)據(jù)庫
user admin
#串聯(lián)路由服務(wù)器與分配副本集
sh.addShard("shard1/192.168.0.75:27001,192.168.0.84:27001,192.168.0.86:27001")
sh.addShard("shard2/192.168.0.75:27002,192.168.0.84:27002,192.168.0.86:27002")
sh.addShard("shard3/192.168.0.75:27003,192.168.0.84:27003,192.168.0.86:27003")
#查看集群狀態(tài)
sh.status()

6、測試

目前配置服務(wù)、路由服務(wù)、分片服務(wù)、副本集服務(wù)都已經(jīng)串聯(lián)起來了，但我們的目的是希望插入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)能夠自動分片。連接在mongos上，準(zhǔn)備讓指定的數(shù)據(jù)庫、指定的集合分片生效。

#指定testdb分片生效
db.runCommand( { enablesharding :"testdb"});
#指定數(shù)據(jù)庫里需要分片的集合和片鍵
db.runCommand( { shardcollection : "testdb.table1",key : {id: 1} } )

我們設(shè)置testdb的 table1 表需要分片，根據(jù) id 自動分片到 shard1 ，shard2，shard3 上面去。要這樣設(shè)置是因為不是所有mongodb 的數(shù)據(jù)庫和表都需要分片！

測試分片配置結(jié)果

mongo 127.0.0.1:20000
#使用testdb
use testdb;
#插入測試數(shù)據(jù)
for (var i = 1; i <= 100000; i++)
db.table1.save({id:i,"test1":"testval1"});
#查看分片情況如下，部分無關(guān)信息省掉了
db.table1.stats();

{
  "sharded" : true,
  "ns" : "testdb.table1",
  "count" : 100000,
  "numExtents" : 13,
  "size" : 5600000,
  "storageSize" : 22372352,
  "totalIndexSize" : 6213760,
  "indexSizes" : {
    "_id_" : 3335808,
    "id_1" : 2877952
  },
  "avgObjSize" : 56,
  "nindexes" : 2,
  "nchunks" : 3,
  "shards" : {
    "shard1" : {
      "ns" : "testdb.table1",
      "count" : 42183,
      "size" : 0,
      ...
      "ok" : 1
    },
    "shard2" : {
      "ns" : "testdb.table1",
      "count" : 38937,
      "size" : 2180472,
      ...
      "ok" : 1
    },
    "shard3" : {
      "ns" : "testdb.table1",
      "count" :18880,
      "size" : 3419528,
      ...
      "ok" : 1
    }
  },
  "ok" : 1
}

可以看到數(shù)據(jù)分到3個分片，各自分片數(shù)量為： shard1 “count” : 42183，shard2 “count” : 38937，shard3 “count” : 18880。已經(jīng)成功了！

后期運維

啟動關(guān)閉

mongodb的啟動順序是，先啟動配置服務(wù)器，在啟動分片，最后啟動mongos.

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/config.conf
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/mongos.conf

關(guān)閉時，直接killall殺掉所有進(jìn)程