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Docker快速部署Mongodb主副本集實踐指南

 更新時間：2025年09月05日 09:02:43   作者：瑞瑞綺綺  
本文主要介紹了MongoDB主副本集的基本概念及其應用場景,MongoDB適合處理數(shù)據(jù)不固定且不支持事務的業(yè)務需求,通過主副本集實現(xiàn)高可用性和數(shù)據(jù)一致性,本文給大家介紹的非常詳細,感興趣的朋友一起看看吧

系列文章目錄

第一章 Mongodb的主副本集

前言

公司有項目需要滿足數(shù)據(jù)內(nèi)容不固定，Mongodb更適合此業(yè)務，但是不支持事務，于是了解到主副本集可以滿足。

一、Mongodb基礎介紹

數(shù)據(jù)庫（Database）

Mongodb 中的數(shù)據(jù)庫是一組集合（Collection）的容器，每個數(shù)據(jù)庫在文件系統(tǒng)中有獨立的文件存儲。數(shù)據(jù)庫名稱區(qū)分大小寫，通常用于邏輯隔離不同應用或模塊的數(shù)據(jù)。

集合（Collection）

集合是 Mongodb 中存儲文檔（Document）的容器，類似于關系型數(shù)據(jù)庫中的表。集合不需要預先定義結構，可以動態(tài)存儲不同格式的文檔。集合名稱同樣區(qū)分大小寫。

文檔（Document）

文檔是 Mongodb 中的數(shù)據(jù)基本單元，采用 BSON（Binary JSON）格式存儲。文檔由鍵值對組成，鍵是字符串，值可以是多種數(shù)據(jù)類型（如字符串、數(shù)字、數(shù)組、嵌套文檔等）。例如：

{
  "name": "Alice",
  "age": 30,
  "address": {
    "city": "New York",
    "zip": "10001"
  }
}

BSON（Binary JSON）

BSON 是 JSON 的二進制編碼格式，擴展了 JSON 的數(shù)據(jù)類型（如日期、二進制數(shù)據(jù)等）。Mongodb 使用 BSON 在內(nèi)部存儲和傳輸數(shù)據(jù)，支持高效查詢和索引。

_id（主鍵）

每個文檔必須包含一個唯一的 _id 字段作為主鍵。如果插入文檔時未指定 _id，Mongodb 會自動生成一個 ObjectId 類型的值。_id 字段默認建立索引。

索引（Index）

索引用于加速查詢性能，類似于關系型數(shù)據(jù)庫的索引。Mongodb 支持單字段索引、復合索引、多鍵索引（數(shù)組字段）、全文索引等。例如創(chuàng)建索引的命令：

db.collection.createIndex({ "name": 1 }) // 1表示升序，-1表示降序

分片（Sharding）

分片是 Mongodb 的橫向擴展機制，將數(shù)據(jù)分散到多個分片（Shard）上。每個分片是獨立的數(shù)據(jù)庫實例，共同組成一個邏輯數(shù)據(jù)庫。分片通過分片鍵（Shard Key）路由數(shù)據(jù)。

副本集（Replica Set）

副本集是一組維護相同數(shù)據(jù)的 Mongodb 實例，提供高可用性。包含一個主節(jié)點（Primary）和多個從節(jié)點（Secondary）。主節(jié)點處理寫操作，從節(jié)點同步數(shù)據(jù)并支持讀操作。

聚合管道（Aggregation Pipeline）

聚合管道是數(shù)據(jù)處理框架，通過多個階段（Stage）對文檔進行轉換和計算。每個階段處理輸入文檔并輸出結果到下一階段。常見階段包括 $match、$group、$sort 等。

CRUD 操作

CRUD 指 Mongodb 的基本數(shù)據(jù)操作：

  • Create：insertOne()、insertMany()
  • Read：find()、findOne()
  • Update：updateOne()、updateMany()
  • Delete：deleteOne()、deleteMany()

寫關注（Write Concern）

寫關注定義寫操作的確認級別，控制數(shù)據(jù)持久化的可靠性。例如：

db.collection.insertOne(
  { "key": "value" },
  { writeConcern: { w: "majority", j: true } } // w: 寫入節(jié)點數(shù)，j: 日志持久化
)

讀偏好（Read Preference）

讀偏好指定查詢請求的路由規(guī)則，允許從主節(jié)點或從節(jié)點讀取數(shù)據(jù)。選項包括 primary、secondary、nearest 等，適用于讀寫分離場景。

二、Mongodb事務

事務的基本概念

MongoDB 從 4.0 版本開始支持多文檔事務，適用于副本集；從 4.2 版本開始支持分片集群的事務。事務提供 ACID 特性，確保數(shù)據(jù)操作的原子性、一致性、隔離性和持久性。

啟用事務的前提條件

MongoDB 事務需要運行在副本集或分片集群上，單機模式不支持事務。確保 MongoDB 實例已正確配置為副本集或分片集群。

事務的使用方法

在 MongoDB 中使用事務需要通過會話（Session）來管理。以下是一個基本的事務操作示例：

const session = db.getMongo().startSession();
session.startTransaction({
    readConcern: { level: "snapshot" },
    writeConcern: { w: "majority" }
});
try {
    const collection1 = session.getDatabase("db1").collection1;
    const collection2 = session.getDatabase("db2").collection2;
    collection1.insertOne({ name: "Alice" }, { session });
    collection2.updateOne({ name: "Bob" }, { $set: { age: 30 } }, { session });
    session.commitTransaction();
} catch (error) {
    session.abortTransaction();
    throw error;
} finally {
    session.endSession();
}

事務的隔離級別

MongoDB 提供 snapshot 隔離級別，確保事務內(nèi)讀取的數(shù)據(jù)來自同一快照。可以通過 readConcern 設置：

readConcern: { level: "snapshot" }

事務的寫關注

事務中的寫操作可以通過 writeConcern 指定確認級別，通常設置為 majority 以確保數(shù)據(jù)持久性：

writeConcern: { w: "majority" }

事務的注意事項

事務中的操作必須顯式指定會話（Session），否則操作不會包含在事務中。事務的執(zhí)行時間不宜過長，避免鎖競爭和性能問題。事務支持的文檔操作包括插入、更新、刪除和查詢。

事務的性能優(yōu)化

為了減少事務對性能的影響，盡量縮小事務范圍，減少事務內(nèi)的操作數(shù)量。避免在事務中執(zhí)行耗時操作，如大規(guī)模數(shù)據(jù)掃描。合理設置事務超時時間，防止長時間占用資源。

事務的錯誤處理

事務執(zhí)行過程中如果發(fā)生錯誤，必須捕獲異常并顯式調(diào)用 abortTransaction 回滾事務。確保事務結束后調(diào)用 endSession 釋放會話資源。

事務的限制

MongoDB 事務不支持某些操作，如創(chuàng)建或刪除集合、創(chuàng)建或刪除索引。事務內(nèi)的寫操作不能影響分片鍵的值。單個事務的文檔修改量默認限制為 16MB，超過會導致錯誤。

三、Docker部署MongoDB主副本集

環(huán)境準備

  • linux服務器，內(nèi)存不少于8G，cpu至少I5，磁盤500G起步，這里我用的是CentOS7,架構是x86_64,通過如下命令確認
[root@host ~]# cat /etc/os-release
NAME="CentOS Linux"
VERSION="7 (Core)"
ID="centos"
ID_LIKE="rhel fedora"
VERSION_ID="7"
PRETTY_NAME="CentOS Linux 7 (Core)"
ANSI_COLOR="0;31"
CPE_NAME="cpe:/o:centos:centos:7"
HOME_URL="https://www.centos.org/"
BUG_REPORT_URL="https://bugs.centos.org/"
CENTOS_MANTISBT_PROJECT="CentOS-7"
CENTOS_MANTISBT_PROJECT_VERSION="7"
REDHAT_SUPPORT_PRODUCT="centos"
REDHAT_SUPPORT_PRODUCT_VERSION="7"
[root@host ~]# lscpu
Architecture:          x86_64
CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                16
On-line CPU(s) list:   0-15
Thread(s) per core:    2
Core(s) per socket:    8
座：                 1
NUMA 節(jié)點：         1
廠商 ID：           GenuineIntel
CPU 系列：          6
型號：              165
型號名稱：        Intel(R) Core(TM) i7-10700 CPU @ 2.90GHz
步進：              5
CPU MHz：             800.048
CPU max MHz:           4800.0000
CPU min MHz:           800.0000
BogoMIPS：            5800.00
虛擬化：           VT-x
L1d 緩存：          32K
L1i 緩存：          32K
L2 緩存：           256K
L3 緩存：           16384K
NUMA 節(jié)點0 CPU：    0-15

Docker安裝

看 歐拉系統(tǒng)部署Docker實踐指南, 參考前面部分就行。

具體安裝

  • 鏡像用的是mongo最新版，可以直接拉取，也可以docker run時拉取
  • 這里配置3個，做1主兩從
  • 新建目錄，用于掛載存放配置文件
mkdir -p /home/mongodb  && chown -R 200 /home/mongodb
  • 確定主端口：27017，2個從分別是27018、27019
  • 命令列表
#自定義網(wǎng)絡
docker network create --subnet=172.18.0.0/16 my-network
# 查看已存在網(wǎng)絡
docker network ls
# mongo容器認證啟動方式
docker run --restart=always --privileged -p 27017:27017 --name mongodbMaster --network my-network --ip 172.18.0.1 -v /home/mongo/mongoMaster/config:/data/configdb -v /home/mongo/mongoMaster/db:/data/db -v /home/mongo/mongoMaster/logs:/data/log -d mongo --replSet rs
docker run --restart=always --privileged -p 27018:27017 --name mongodbSlave1 --network my-network --ip 172.18.0.2 -v /home/mongo/mongoSlave1/config:/data/configdb -v /home/mongo/mongoSlave1/db:/data/db -v /home/mongo/mongoSlave1/logs:/data/log -d mongo --replSet rs
docker run --restart=always --privileged -p 27019:27017 --name mongodbSlave2 --network my-network --ip 172.18.0.3 -v /home/mongo/mongoSlave2/config:/data/configdb -v /home/mongo/mongoSlave2/db:/data/db -v /home/mongo/mongoSlave2/logs:/data/log -d mongo --replSet rs
  • 執(zhí)行docker images | grep mongo, 發(fā)現(xiàn)3個容器已經(jīng)創(chuàng)建并運行
  • 進入容器，創(chuàng)建賬號、授權
docker exec -it mongodbMaster /bin/bash
進入MongoDB交互式命令行并切換到admin數(shù)據(jù)庫
mongo
use admin
//管理員 
db.createUser({ user: 'rwuser', pwd: 'xxxxx', roles: [ { role: "userAdminAnyDatabase", db: "admin" } ] });
db.auth('rwuser', 'xxxxx') //返回1表示認證成功
db.getCollectionNames() //所有創(chuàng)建的用戶都會存儲在system.users集合中
//factory-dev
use factory-dev //切換到目標數(shù)據(jù)庫
db.createUser({ user: 'test', pwd: 'xxxxx', roles: [ { role: "readWrite", db: "db1" } ] });
db.auth('test', 'xxxxx') //返回1表示認證成功
# 查看主節(jié)點，找到members[].stateStr：主節(jié)點應為 "PRIMARY"，說明ok。
rs:PRIMARY> rs.status()
{
        "set" : "rs",
        "date" : ISODate("2025-09-04T00:32:31.156Z"),
        "myState" : 1,
        "term" : NumberLong(335),
        "syncSourceHost" : "",
        "syncSourceId" : -1,
        "heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
        "majorityVoteCount" : 2,
        "writeMajorityCount" : 2,
        "votingMembersCount" : 3,
        "writableVotingMembersCount" : 3,
        "optimes" : {
                "lastCommittedOpTime" : {
                        "ts" : Timestamp(1756945945, 1),
                        "t" : NumberLong(335)
                },
                "lastCommittedWallTime" : ISODate("2025-09-04T00:32:25.880Z"),
                "readConcernMajorityOpTime" : {
                        "ts" : Timestamp(1756945945, 1),
                        "t" : NumberLong(335)
                },
                "appliedOpTime" : {
                        "ts" : Timestamp(1756945945, 1),
                        "t" : NumberLong(335)
                },
                "durableOpTime" : {
                        "ts" : Timestamp(1756945945, 1),
                        "t" : NumberLong(335)
                },
                "lastAppliedWallTime" : ISODate("2025-09-04T00:32:25.880Z"),
                "lastDurableWallTime" : ISODate("2025-09-04T00:32:25.880Z")
        },
        "lastStableRecoveryTimestamp" : Timestamp(1756945915, 1),
        "electionCandidateMetrics" : {
                "lastElectionReason" : "electionTimeout",
                "lastElectionDate" : ISODate("2025-09-03T06:59:13.712Z"),
                "electionTerm" : NumberLong(335),
                "lastCommittedOpTimeAtElection" : {
                        "ts" : Timestamp(1756882537, 1),
                        "t" : NumberLong(334)
                },
                "lastSeenOpTimeAtElection" : {
                        "ts" : Timestamp(1756882547, 1),
                        "t" : NumberLong(334)
                },
                "numVotesNeeded" : 2,
                "priorityAtElection" : 1,
                "electionTimeoutMillis" : NumberLong(10000),
                "numCatchUpOps" : NumberLong(0),
                "newTermStartDate" : ISODate("2025-09-03T06:59:13.799Z"),
                "wMajorityWriteAvailabilityDate" : ISODate("2025-09-03T06:59:14.450Z")
        },
        "electionParticipantMetrics" : {
                "votedForCandidate" : true,
                "electionTerm" : NumberLong(333),
                "lastVoteDate" : ISODate("2025-09-03T06:54:18.247Z"),
                "electionCandidateMemberId" : 2,
                "voteReason" : "",
                "lastAppliedOpTimeAtElection" : {
                        "ts" : Timestamp(1756882339, 1),
                        "t" : NumberLong(331)
                },
                "maxAppliedOpTimeInSet" : {
                        "ts" : Timestamp(1756882339, 1),
                        "t" : NumberLong(331)
                },
                "priorityAtElection" : 1
        },
        "members" : [
                {
                        "_id" : 0,
                        "name" : "f1737b1cbbc5:27017",
                        "health" : 1,
                        "state" : 1,
                        "stateStr" : "PRIMARY",
                        "uptime" : 63539,
                        "optime" : {
                                "ts" : Timestamp(1756945945, 1),
                                "t" : NumberLong(335)
                        },
                        "optimeDate" : ISODate("2025-09-04T00:32:25Z"),
                        "lastAppliedWallTime" : ISODate("2025-09-04T00:32:25.880Z"),
                        "lastDurableWallTime" : ISODate("2025-09-04T00:32:25.880Z"),
                        "syncSourceHost" : "",
                        "syncSourceId" : -1,
                        "infoMessage" : "",
                        "electionTime" : Timestamp(1756882753, 1),
                        "electionDate" : ISODate("2025-09-03T06:59:13Z"),
                        "configVersion" : 5,
                        "configTerm" : 335,
                        "self" : true,
                        "lastHeartbeatMessage" : ""
                },
                {
                        "_id" : 1,
                        "name" : "172.18.0.1:27017",
                        "health" : 1,
                        "state" : 2,
                        "stateStr" : "SECONDARY",
                        "uptime" : 63207,
                        "optime" : {
                                "ts" : Timestamp(1756945945, 1),
                                "t" : NumberLong(335)
                        },
                        "optimeDurable" : {
                                "ts" : Timestamp(1756945945, 1),
                                "t" : NumberLong(335)
                        },
                        "optimeDate" : ISODate("2025-09-04T00:32:25Z"),
                        "optimeDurableDate" : ISODate("2025-09-04T00:32:25Z"),
                        "lastAppliedWallTime" : ISODate("2025-09-04T00:32:25.880Z"),
                        "lastDurableWallTime" : ISODate("2025-09-04T00:32:25.880Z"),
                        "lastHeartbeat" : ISODate("2025-09-04T00:32:31.006Z"),
                        "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2025-09-04T00:32:31.009Z"),
                        "pingMs" : NumberLong(0),
                        "lastHeartbeatMessage" : "",
                        "syncSourceHost" : "f1737b1cbbc5:27017",
                        "syncSourceId" : 0,
                        "infoMessage" : "",
                        "configVersion" : 5,
                        "configTerm" : 335
                },
                {
                        "_id" : 2,
                        "name" : "172.18.0.2:27017",
                        "health" : 1,
                        "state" : 2,
                        "stateStr" : "SECONDARY",
                        "uptime" : 63206,
                        "optime" : {
                                "ts" : Timestamp(1756945945, 1),
                                "t" : NumberLong(335)
                        },
                        "optimeDurable" : {
                                "ts" : Timestamp(1756945945, 1),
                                "t" : NumberLong(335)
                        },
                        "optimeDate" : ISODate("2025-09-04T00:32:25Z"),
                        "optimeDurableDate" : ISODate("2025-09-04T00:32:25Z"),
                        "lastAppliedWallTime" : ISODate("2025-09-04T00:32:25.880Z"),
                        "lastDurableWallTime" : ISODate("2025-09-04T00:32:25.880Z"),
                        "lastHeartbeat" : ISODate("2025-09-04T00:32:31.009Z"),
                        "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2025-09-04T00:32:31.006Z"),
                        "pingMs" : NumberLong(0),
                        "lastHeartbeatMessage" : "",
                        "syncSourceHost" : "f1737b1cbbc5:27017",
                        "syncSourceId" : 0,
                        "infoMessage" : "",
                        "configVersion" : 5,
                        "configTerm" : 335
                }
        ],
        "ok" : 1,
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1756945945, 1),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
                        "keyId" : NumberLong(0)
                }
        },
        "operationTime" : Timestamp(1756945945, 1)
}
  • 一定要注意mongoDB重啟順序：docker start mongodbMaster，docker start mongodbSlave1，docker start mongodbSlave2
    先啟動mongodbMaster那個就會成為PRIMARY，也是可以讀寫的，其他的都是副本集，屬于SECONDARY，只能讀

驗證

使用Navicat數(shù)據(jù)庫連接工具，點擊連接，選擇monogb

輸入ip 端口，賬號、密碼、數(shù)據(jù)庫名，這里端口填寫主端口27017，最后點擊一下"測試連接"，返回OK說明配置連接成功。

右鍵新一個數(shù)據(jù)庫test

選擇集合，新建一個集合demo1

建表SQL，我這里用的是腳本執(zhí)行的

// ----------------------------
// Collection structure for autoId
// ----------------------------
db.getCollection("demo1").drop();
db.createCollection("demo1");
// ----------------------------
// Documents of autoId
// ----------------------------
db.getCollection("demo1").insert([ {
    _id: "6394049da732a862951f5a62",    
    autoId: NumberInt("1288641"),
    collectionName: "product"
} ]);

插入成功后，效果如下

事務驗證這塊，因為使用的代碼驗證的，你們只能自行用代碼驗證了，方法很簡單，開啟事務后，先執(zhí)行一個插入，再制造一個異常，比如 1/0, 看數(shù)據(jù)是否回滾。

小結

  • 遇到無法寫入數(shù)據(jù)時，先進入任何一個容器
    比如 docker exec -it mongodbMaster /bin/bash
    mongo
    rs.status();
    查看
    members[].stateStr：主節(jié)點應為 “PRIMARY”。
    members[].health：健康節(jié)點值為 1。
    若都為SECONDARY，說明還沒有確定誰是PRIMARY，先等一會再執(zhí)行看看是否有PRIMARY，有的那個就是可以連接和讀寫的容器
    若一直都是SECONDARY，就要檢查容器情況了。

到此這篇關于Docker快速部署Mongodb主副本集實踐的文章就介紹到這了,更多相關Docker部署Mongodb內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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