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基于docker-compose構(gòu)建Mongodb副本集的示例詳解

 更新時(shí)間：2024年01月30日 09:03:01   作者：Moment  
副本集是?MongoDB?高可用性和數(shù)據(jù)安全性策略的基礎(chǔ),適用于對(duì)數(shù)據(jù)安全性和服務(wù)可用性有較高要求的場(chǎng)景,本文給大家介紹了如何基于docker-compose構(gòu)建Mongodb副本集,文中通過(guò)代碼示例給大家介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

MongoDB 副本集是一組維護(hù)相同數(shù)據(jù)集的 MongoDB 服務(wù)器。它提供了數(shù)據(jù)的高可用性和數(shù)據(jù)冗余。在一個(gè)副本集中，有一個(gè)節(jié)點(diǎn)被選舉為 主節(jié)點(diǎn)(Primary)，負(fù)責(zé)處理客戶端的所有寫(xiě)操作。其他的 次節(jié)點(diǎn)(Secondary) 復(fù)制主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

副本集的主要特點(diǎn)和作用包括：

  • 高可用性：在主節(jié)點(diǎn)不可用時(shí)，副本集能自動(dòng)選舉一個(gè)新的主節(jié)點(diǎn)，確保服務(wù)的連續(xù)性。這對(duì)于維護(hù)業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

  • 數(shù)據(jù)冗余：通過(guò)在不同服務(wù)器上復(fù)制數(shù)據(jù)，副本集提供了數(shù)據(jù)冗余，增加了數(shù)據(jù)的安全性。

  • 故障恢復(fù)：在發(fā)生硬件故障或數(shù)據(jù)丟失時(shí)，可以從次節(jié)點(diǎn)恢復(fù)數(shù)據(jù)。

  • 讀寫(xiě)分離：雖然所有寫(xiě)操作都在主節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行，但讀操作可以在次節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行，這樣可以分散讀操作帶來(lái)的壓力，提高讀取性能。

  • 災(zāi)難恢復(fù)：通過(guò)在物理位置不同的地方部署次節(jié)點(diǎn)，副本集可以提供地理冗余，從而在發(fā)生災(zāi)難時(shí)保護(hù)數(shù)據(jù)不受影響。

副本集是 MongoDB 高可用性和數(shù)據(jù)安全性策略的基礎(chǔ)，適用于對(duì)數(shù)據(jù)安全性和服務(wù)可用性有較高要求的場(chǎng)景。

副本集使用場(chǎng)景一

假設(shè)有這樣的一個(gè)場(chǎng)景，當(dāng)多個(gè)用戶或操作同時(shí)修改多條數(shù)據(jù)時(shí)，MongoDB 如何處理這些操作取決于是否使用了事務(wù)以及所使用的隔離級(jí)別。

沒(méi)有使用事務(wù)

MongoDB 在沒(méi)有使用事務(wù)的情況下，對(duì)于單個(gè)文檔提供原子性，但不保證多個(gè)操作或多個(gè)文檔更新的原子性或隔離性。這意味著如果你的第二次修改涉及到由第一次修改影響的數(shù)據(jù)，可能會(huì)遇到以下情況：

  • 臟讀：可能讀取到其他用戶正在修改但尚未完成的數(shù)據(jù)。
  • 不可重復(fù)讀：在同一事務(wù)內(nèi)多次讀取同一數(shù)據(jù)集時(shí)，可能會(huì)看到不同的數(shù)據(jù)（即，第一次讀取時(shí)看到一個(gè)值，第二次讀取時(shí)看到另一個(gè)值）。
  • 幻讀：在一次事務(wù)中，一個(gè)事務(wù)讀取了幾行數(shù)據(jù)，然后另一個(gè)并發(fā)事務(wù)插入了一些數(shù)據(jù)。在第一個(gè)事務(wù)再次讀取時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)多了一些原本不存在的記錄。

使用了事務(wù)

對(duì)于副本集，MongoDB 支持多文檔事務(wù)。在 4.2 版本中，這個(gè)支持被擴(kuò)展到了分片集群。在多文檔事務(wù)中，可以包含對(duì)多個(gè)文檔的多次讀寫(xiě)操作，MongoDB 保證了以下幾點(diǎn)：

  • 原子性：事務(wù)內(nèi)的所有操作要么全部成功，要么全部失敗。
  • 隔離性：默認(rèn)情況下，MongoDB 提供了快照隔離級(jí)別，這意味著事務(wù)將看到一致的數(shù)據(jù)快照，并且在事務(wù)提交之前，其他操作無(wú)法看到事務(wù)內(nèi)的更改。

如果你的第二次修改是在一個(gè)事務(wù)中，并且涉及到第一次修改的數(shù)據(jù)，MongoDB 會(huì)確保按照隔離級(jí)別處理這些更改。如果兩個(gè)操作在不同的事務(wù)中，第二個(gè)事務(wù)會(huì)看到第一個(gè)事務(wù)提交的結(jié)果，前提是第一個(gè)事務(wù)已經(jīng)成功提交。

雖然事務(wù)提供了更強(qiáng)的一致性保障，但也可能對(duì)性能有所影響。尤其是在高負(fù)載或大規(guī)模數(shù)據(jù)操作時(shí)，事務(wù)可能會(huì)導(dǎo)致延遲增加或資源消耗增大。

基于 docker-compose 來(lái)搭建 Mongodb 副本集

首先我們?cè)陧?xiàng)目的根目錄下創(chuàng)建一個(gè)名為 docker-compose.yml 的文件，并且編寫(xiě)如下代碼：

version: "3"

services:
  mongodb-primary:
    image: mongo:latest
    container_name: mongodb-primary
    ports:
      - "27017:27017"
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: moment
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: moment
    volumes:
      - ./mongo-keyfile:/opt/keyfile/mongo-keyfile
    command: mongod --replSet rs0 --auth --keyFile /opt/keyfile/mongo-keyfile
    networks:
      - my-network

  mongodb-secondary:
    image: mongo:latest
    container_name: mongodb-secondary
    depends_on:
      - mongodb-primary
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: moment
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: moment
    volumes:
      - ./mongo-keyfile:/opt/keyfile/mongo-keyfile
    command: mongod --replSet rs0 --auth --keyFile /opt/keyfile/mongo-keyfile
    networks:
      - my-network

  mongodb-arbiter:
    image: mongo:latest
    container_name: mongodb-arbiter
    depends_on:
      - mongodb-primary
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: moment
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: moment
    volumes:
      - ./mongo-keyfile:/opt/keyfile/mongo-keyfile
    command: mongod --replSet rs0 --auth --keyFile /opt/keyfile/mongo-keyfile --oplogSize 128
    networks:
      - my-network

networks:
  my-network:
    driver: bridge

在上面的這些配置中，我們定義了三個(gè)服務(wù)：mongodb-primary、mongodb-secondary 和 mongodb-arbiter。這三個(gè)服務(wù)共同構(gòu)成了一個(gè) MongoDB 副本集。

  • mongodb-primary: 這是副本集的主節(jié)點(diǎn)。它負(fù)責(zé)處理所有的寫(xiě)操作，并將數(shù)據(jù)更改復(fù)制到次節(jié)點(diǎn)。

  • mongodb-secondary: 這是副本集的次節(jié)點(diǎn)。它從主節(jié)點(diǎn)復(fù)制數(shù)據(jù)，并可以在主節(jié)點(diǎn)不可用時(shí)被選舉為新的主節(jié)點(diǎn)。

  • mongodb-arbiter: 仲裁者節(jié)點(diǎn)不持有數(shù)據(jù)，它的作用是在主節(jié)點(diǎn)故障時(shí)參與選舉新的主節(jié)點(diǎn)。它存在是為了在有偶數(shù)個(gè)數(shù)據(jù)持有節(jié)點(diǎn)時(shí)提供投票機(jī)制，確保總是能夠選出一個(gè)主節(jié)點(diǎn)。

除了這些內(nèi)容之外，還有一些關(guān)鍵配置項(xiàng)：

  • image: 指定使用的 Docker 鏡像，這里使用的是最新版的 MongoDB 官方鏡像。

  • container_name: 為每個(gè)容器指定一個(gè)名字，如 mongodb-primary。

  • ports: 將容器內(nèi)的 27017 端口映射到宿主機(jī)的 27017 端口上，使得可以從宿主機(jī)訪問(wèn) MongoDB 服務(wù)。

  • environment: 設(shè)置環(huán)境變量，包括 MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME 和 MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD，這些變量將被用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)具有 root 權(quán)限的用戶。

  • volumes: 將宿主機(jī)上的密鑰文件 mongo-keyfile 掛載到容器內(nèi)的/opt/keyfile/mongo-keyfile。這個(gè)密鑰文件用于副本集成員之間的認(rèn)證。

  • command: 容器啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行的命令。這里啟動(dòng)了 MongoDB 服務(wù)，并通過(guò)一系列參數(shù)配置了副本集、認(rèn)證和密鑰文件。

  • networks: 指定容器連接的網(wǎng)絡(luò)。這里定義了一個(gè)名為 my-network 的自定義網(wǎng)絡(luò)，確保容器之間能夠相互通信。

  • depends_on: 對(duì)于次節(jié)點(diǎn)和仲裁者節(jié)點(diǎn)，這個(gè)選項(xiàng)指定了它們啟動(dòng)的依賴關(guān)系，確保它們?cè)谥鞴?jié)點(diǎn)啟動(dòng)后再啟動(dòng)。

這些配置完成之后，我們繼續(xù)在 docker-compose.yml 當(dāng)前文件目錄下繼續(xù)執(zhí)行一個(gè)命令：

openssl rand -base64 756 > mongo-keyfile

在上面的這些命令中，它將生成一個(gè) 1024 位左右的 Base64 編碼的隨機(jī)密鑰，并將其保存到名為 mongo-keyfile 的文件中。這個(gè)文件隨后可以被 MongoDB 的副本集配置用作認(rèn)證密鑰。

keyFile 用于內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間的認(rèn)證。所有副本集成員使用這個(gè)共享的密鑰進(jìn)行相互認(rèn)證，以確保只有被授權(quán)的節(jié)點(diǎn)可以加入副本集。

最終生成的文件內(nèi)容如下圖所示：

這些命令都執(zhí)行完成之后，我們就可以執(zhí)行 docker-compose up -d 命令來(lái)創(chuàng)建和啟動(dòng) Mongodb 了。

當(dāng)命令執(zhí)行完成之后，我們可以查看 docker 容器，最終都被創(chuàng)建成功了

接下來(lái)我們就要執(zhí)行下一個(gè)命令了，該命令的作用是啟動(dòng)并連接到名為 mongodb-primary 的運(yùn)行中的 Docker 容器的 bash shell。一旦進(jìn)入，你將能夠直接在容器的命令行界面中執(zhí)行命令，就像在任何標(biāo)準(zhǔn)的 Unix/Linux 命令行界面中一樣：

docker exec -it mongodb-primary bash

命令執(zhí)行成功之后，你會(huì)看到這樣的效果：

這個(gè)時(shí)候我們需要在終端里繼續(xù)執(zhí)行以下命令：

mongosh "mongodb://moment:moment@localhost:27017/?authSource=admin"

這段命令的作用是啟動(dòng) MongoDB Shell 并嘗試使用用戶名 moment 和密碼 moment 在本地機(jī)器上的默認(rèn)端口 27017 連接到 MongoDB 服務(wù)，并在 admin 數(shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行認(rèn)證

看到這個(gè)效果的時(shí)候說(shuō)明我們的數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)連接成功了。

這個(gè)時(shí)候我們還差最后一步，繼續(xù)在終端中輸入以下命令：

rs.initiate({
  _id: "rs0",
  members: [
    { _id: 0, host: "mongodb-primary:27017" },
    { _id: 1, host: "mongodb-secondary:27017" },
    { _id: 2, host: "mongodb-arbiter:27017" },
  ],
});

該命令的作用是創(chuàng)建一個(gè)名為 rs0 的副本集，其中包含三個(gè)成員：一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、一個(gè)次級(jí)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)仲裁者節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)命令執(zhí)行完成之后，我們?cè)趫?zhí)行 rs.status() 來(lái)檢查當(dāng)前實(shí)例狀態(tài)，如下圖所示，這樣的結(jié)果表示執(zhí)行成功：

總結(jié)

在本篇文章中，我們學(xué)習(xí)到了如何使用 docker 來(lái)創(chuàng)建一個(gè)副本集，以及副本集有什么應(yīng)用場(chǎng)景。

以上就是基于docker-compose構(gòu)建Mongodb副本集的示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于docker構(gòu)建Mongodb副本集的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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