mongodb高可用分片集群搭建（集群版）

迷南。 2021-12-17 05:23 379阅读 0赞

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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。

**服务器规划**

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 服务器75 </td> 
 <td> 服务器84 </td> 
 <td> 服务器86 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> mongos </td> 
 <td> mongos </td> 
 <td> mongos </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> config server </td> 
 <td> config server </td> 
 <td> config server </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> shard server1 主节点 </td> 
 <td> shard server1 副节点 </td> 
 <td> shard server1 仲裁 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> shard server2 仲裁 </td> 
 <td> shard server2 主节点 </td> 
 <td> shard server2 副节点 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> shard server3 副节点 </td> 
 <td> shard server3 仲裁 </td> 
 <td> shard server3 主节点 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**端口分配：**

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

**1、安装mongodb**

\#解压

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 /opt/mongodb/mongodb-linux-x86_64-4.0.4/conf
    mkdir -p /data/mongodb/mongos/log
    mkdir -p /data/mongodb/config/data
    mkdir -p /data/mongodb/config/log
    mkdir -p /data/mongodb/shard1/data
    mkdir -p /data/mongodb/shard1/log
    mkdir -p /data/mongodb/shard2/data
    mkdir -p /data/mongodb/shard2/log
    mkdir -p /data/mongodb/shard3/data
    mkdir -p /data/mongodb/shard3/log

**配置环境变量**

vim /etc/profile

\# 内容

export MONGODB_HOME=/opt/mongodb/mongodb-linux-x86_64-4.0.4
    export PATH=$MONGODB_HOME/bin:$PATH

\# 使立即生效

source /etc/profile

**2、config 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

vi /opt/mongodb/mongodb-linux-x86_64-4.0.4/conf/config.conf

\#\# 配置文件内容

pidfilepath = /data/mongodb/config/log/configsrv.pid
    dbpath = /data/mongodb/config/data
    logpath = /data/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#副本集名称
    replSet=configs
    #设置最大连接数
    maxConns=20000

**启动三台服务器的config server**

mongod -f ../conf/config.conf

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 : "172.25.34.210:21000" }, {_id : 1, host : "172.25.34.211:21000" }, {_id : 2, host : "172.25.34.212:21000" }]}

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

**3、配置分片副本集(三台机器)**

设置第一个分片副本集  
配置文件

vi /opt/mongodb/mongodb-linux-x86_64-4.0.4/conf/shard1.conf

\#配置文件内容

#——————————————–
    pidfilepath = /data/mongodb/shard1/log/shard1.pid
    dbpath = /data/mongodb/shard1/data
    logpath = /data/mongodb/shard1/log/shard1.log
    logappend = true
    
    bind_ip = 0.0.0.0
    port = 27001
    fork = true
     
    #打开web监控
    #httpinterface=true
    #rest=true
     
    #副本集名称
    replSet=shard1
     
    #declare this is a shard db of a cluster;
    shardsvr = true
     
    #设置最大连接数
    maxConns=20000

**启动三台服务器的shard1 server**

mongod -f ../conf/shard1.conf

登陆任意一台服务器，初始化副本集

mongo --port 27001

\#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 : "172.25.34.210:27001" }, {_id : 1, host : "172.25.34.211:27001" }, {_id : 2, host : "172.25.34.212:27001", arbiterOnly: true }]}

\#初始化副本集配置

rs.initiate(config);

设置第二个分片副本集  
配置文件

vi /opt/mongodb/mongodb-linux-x86_64-4.0.4/conf/shard2.conf

\#配置文件内容

#——————————————–
    pidfilepath = /data/mongodb/shard2/log/shard2.pid
    dbpath = /data/mongodb/shard2/data
    logpath = /data/mongodb/shard2/log/shard2.log
    logappend = true
    
    bind_ip = 0.0.0.0
    port = 27002
    fork = true
     
    #打开web监控
    #httpinterface=true
    #rest=true
     
    #副本集名称
    replSet=shard2
     
    #declare this is a shard db of a cluster;
    shardsvr = true
     
    #设置最大连接数
    maxConns=20000

**启动三台服务器的shard2 server**

mongod -f ../conf/shard2.conf

登陆任意一台服务器，初始化副本集

mongo --port 27002

\#使用admin数据库

use admin

\#定义副本集配置

config = {_id : "shard2",members : [{_id : 0, host : "172.25.34.210:27002" , arbiterOnly: true}, {_id : 1, host : "172.25.34.211:27002" }, {_id : 2, host : "172.25.34.212:27002" }]}

\#初始化副本集配置

rs.initiate(config);

设置第三个分片副本集  
配置文件

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

\#配置文件内容

#——————————————–
    pidfilepath = /data/mongodb/shard3/log/shard3.pid
    dbpath = /data/mongodb/shard3/data
    logpath = /data/mongodb/shard3/log/shard3.log
    logappend = true
    
    bind_ip = 0.0.0.0
    port = 27003
    fork = true
     
    #打开web监控
    #httpinterface=true
    #rest=true
     
    #副本集名称
    replSet=shard3
     
    #declare this is a shard db of a cluster;
    shardsvr = true
     
    #设置最大连接数
    maxConns=20000

**启动三台服务器的shard3 server**

mongod -f ../conf/shard3.conf

登陆任意一台服务器，初始化副本集

mongo --port 27003

\#使用admin数据库

use admin

\#定义副本集配置

config = {_id : "shard3",members : [{_id : 0, host : "172.25.34.210:27003"}, {_id : 1, host : "172.25.34.211:27003"  , arbiterOnly: true}, {_id : 2, host : "172.25.34.212:27003" }]}

\#初始化副本集配置

rs.initiate(config);

**4、配置路由服务器 mongos**

先启动配置服务器和分片服务器,后启动路由实例启动路由实例:（三台机器）

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

\#内容

pidfilepath = /data/mongodb/mongos/log/mongos.pid
    logpath = /data/mongodb/mongos/log/mongos.log
    logappend = true
    
    bind_ip = 0.0.0.0
    port = 20000
    fork = true
    
    #监听的配置服务器,只能有1个或者3个 configs为配置服务器的副本集名字
    configdb = configs/172.25.34.210:21000,172.25.34.211:21000,172.25.34.212:21000
     
    #设置最大连接数
    maxConns=20000

**启动三台服务器的mongos server**

mongos -f ../conf/mongs.conf

**5、启用分片**

目前搭建了mongodb配置服务器、路由服务器，各个分片服务器，不过应用程序连接到mongos路由服务器并不能使用分片机制，还需要在程序里设置分片配置，让分片生效。  
登陆任意一台mongos

mongo --port 20000

\#使用admin数据库

use  admin

\#串联路由服务器与分配副本集

sh.addShard("shard1/172.25.34.210:27001,172.25.34.211:27001,172.25.34.212:27001")
    sh.addShard("shard2/172.25.34.210:27002,172.25.34.211:27002,172.25.34.212:27002")
    sh.addShard("shard3/172.25.34.210:27003,172.25.34.211:27003,172.25.34.212:27003")

\#查看集群状态

sh.status()

**6、测试**

目前配置服务、路由服务、分片服务、副本集服务都已经串联起来了，但我们的目的是希望插入数据，数据能够自动分片。连接在mongos上，准备让指定的数据库、指定的集合分片生效。  
\#指定testdb分片生效

db.runCommand( { enablesharding :"testdb"});

\#指定数据库里需要分片的集合和片键

db.runCommand( { shardcollection : "testdb.table1",key : {id: 1} } )

我们设置testdb的 table1 表需要分片，根据 id 自动分片到 shard1 ，shard2，shard3 上面去。要这样设置是因为不是所有mongodb 的数据库和表 都需要分片！  
测试分片配置结果

mongo  127.0.0.1:20000

\#使用testdb

use  testdb;

\#插入测试数据

for (var i = 1; i <= 100000; i++)
 db.table1.save({id:i,"test1":"testval1"});

\#查看分片情况如下，部分无关信息省掉了

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
    }

可以看到数据分到3个分片，各自分片数量为： shard1 “count” : 42183，shard2 “count” : 38937，shard3 “count” : 18880。已经成功了！

注：如果看不到分片效果，修改一下配置即可

#默认的chunksize大小为64M,一般不用改，这里只是为了展示效果而已
    use config
    db.settings.save( { _id:"chunksize", value: 1 } )

启动关闭  
mongodb的启动顺序是，先启动配置服务器，在启动分片，最后启动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

关闭时，直接killall杀掉所有进程

killall mongod
    killall mongos

\---------------------------------------------------------------------------------------------------------

直接修改配置，

cfg = rs.conf()
    cfg.members[0].host = "你的IP 或者域名" 172.25.34.210:27001
    rs.reconfig(cfg)

对于复杂的副本集配置，rs.reconfig函数修改比rs.add和rs.remove更有用；

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