Docker 搭建集群MongoDB的实现步骤
前言
由于公司业务需要，我们打算自己搭建 MongoDB 的服务，因为 MongoDB 的云数据库好贵，我们这次采用副本集的方式来搭建集群，三台服务器，一主、一副、一仲裁
基本概念
Replica Set 副本集：一个副本集就是一组 MongoDB 实例组成的集群，由一个主（Primary）服务器和多个备份（Secondary）服务器构成
- 主节点（master）：主节点接收所有写入操作。主节点将对其数据集所做的所有更改记录到其 oplog。
- 副节点（secondary）：复制主节点的 oplog 并将操作应用到其数据集，如果主节点不可用，一个合格的副节点将被选为新的主节点。
- 仲裁节点（arbiter）：负载选举，当主节点不可用，它将从副节点中选一个作为主节点。
Sharding 分片：
Master-slave 主备
- MongoDB 4.0 以上版本运行时提示：[main] Master/slave replication is no longer supported，也就是 MongoDB 4.0 后不在支持主从复制
一、环境准备
使用 CentOS 7.6 64bit 系统，安装 Docker、Docker-compose、Docker-Swarm
二、生成 KeyFile
- MongoDB 使用 KeyFile 认证，副本集中的每个 MongoDB 实例使用 KeyFile 内容作为认证其他成员的共享密码。MongoDB 实例只有拥有正确的 KeyFile 才可以加入副本集。
- keyFile 的内容必须是 6 到 1024 个字符的长度，且副本集所有成员的 KeyFile 内容必须相同。
- 有一点要注意是的：在 UNIX 系统中，KeyFile 必须没有组权限或完全权限（也就是权限要设置成 X00 的形式）。Windows 系统中，keyFile 权限没有被检查。
- 可以使用任意方法生成 keyFile。例如，如下操作使用 openssl 生成复杂的随机的 1024 个字符串。然后使用 chmod 修改文件权限，只给文件拥有者提供读权限。
- 这是 MongoDB 官方推荐 keyFile 的生成方式：
# 400权限是要保证安全性，否则mongod启动会报错
openssl rand -base64 756 > mongodb.key
chmod 400 mongodb.key
二、创建跨主机网络
搭建集群我们肯定是跨主机通讯，要搭建 Overlay Network 网络，我们就要用到 Docker Swarm 这个工具了。Docker Swarm 是 Docker 内置的集群工具，它能够帮助我们更轻松地将服务部署到 Docker daemon 的集群之中。
既然要将 Docker 加入到集群，我们就必须先有一个集群，我们在任意一个 Docker 实例上都可以通过 docker swarm init 来初始化集群。
$ sudo docker swarm init
Swarm initialized: current node (t4ydh2o5mwp5io2netepcauyl) is now a manager.
To add a worker to this swarm, run the following command:
docker swarm join --token SWMTKN-1-4dvxvx4n7magy5zh0g0de0xoues9azekw308jlv6hlvqwpriwy-cb43z26n5jbadk024tx0cqz5r 192.168.1.5:2377
在集群初始化后，这个 Docker 实例就自动成为了集群的管理节点，而其他 Docker 实例可以通过运行这里所打印的 docker swarm join 命令来加入集群。
加入到集群的节点默认为普通节点，如果要以管理节点的身份加入到集群中，我们可以通过 docker swarm join-token 命令来获得管理节点的加入命令。
$ sudo docker swarm join-token manager
To add a manager to this swarm, run the following command:
docker swarm join --token SWMTKN-1-60am9y6axwot0angn1e5inxrpzrj5d6aa91gx72f8et94wztm1-7lz0dth35wywekjd1qn30jtes 192.168.1.5:2377
我们通过这些命令来建立用于我们服务开发的 Docker 集群，并将相关开发同事的 Docker 加入到这个集群里，就完成了搭建跨主机网络的第一步。
建立跨主机网络
接下来，我们就通过 docker network create 命令来建立 Overlay 网络。
$ sudo docker network create --driver overlay --attachable mongodbs
在创建 Overlay 网络时，我们要加入 --attachable 选项以便不同机器上的 Docker 容器能够正常使用到它。
在创建了这个网络之后，我们可以在任何一个加入到集群的 Docker 实例上使用 docker network ls 查看一下其下的网络列表。我们会发现这个网络定义已经同步到了所有集群中的节点上。
$ sudo docker network ls
NETWORK ID NAME DRIVER SCOPE
## ......
y89bt74ld9l8 mongodbs overlay swarm
## ......
接下来我们要修改 Docker Compose 的定义，让它使用这个我们已经定义好的网络，而不是再重新创建网络。
我们只需要在 Docker Compose 配置文件的网络定义部分，将网络的 external 属性设置为 true，就可以让 Docker Compose 将其建立的容器都连接到这个不属于 Docker Compose 的项目上了。
networks:
mesh:
external: true
通过这个实现，我们在开发中就使整个服务都处于一个可以使用别名映射网络中，避免了要对不同功能联调时切换服务 IP 的烦琐流程。在这种结构下，我们只需要让我们开发的 Docker 退出和加入不同的集群，就能马上做到切换不同联调项目。
二、编写 docker-compose 文件
主节点
version: "3"
services:
master:
image: mongo:4.1
container_name: master
environment:
MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: root
MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: 123456
TZ: "Asia/Shanghai"
volumes:
# 挂载 MongoDB 数据目录
- "/data/docker/mongodb/data/mongo:/data/db:rw"
# 挂载 KeyFile
- "/data/docker/mongodb/data/mongodb.key:/data/mongodb.key"
ports:
- "27018:27017"
networks:
- mongodbs
command:
# 密码
--auth
# 副本集名称
--replSet testSet
--oplogSize 128
--keyFile /data/mongodb.key
# Swarm 跨主机网络网络
networks:
mongodbs:
external: true
副节点
version: "3"
services:
secondary:
image: mongo:4.1
container_name: secondary
environment:
MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: root
MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: 123456
TZ: "Asia/Shanghai"
volumes:
- "/data/docker/mongodb/data/mongo:/data/db:rw"
- "/data/docker/mongodb/data/mongodb.key:/data/mongodb.key"
ports:
- "27018:27017"
networks:
- mongodbs
command:
--auth
--replSet testSet
--oplogSize 128
--keyFile /data/mongodb.key
networks:
mongodbs:
external: true
仲裁节点，因为仲裁节点不需要存储数据，他只是用来当主节点挂掉后选举新的主节点，所以不需要密码、映射端口等操作
version: "3"
services:
arbiter:
image: mongo:4.1
container_name: arbiter
restart: always
volumes:
- "/data/docker/mongodb/data/mongo:/data/db:rw"
- "/data/docker/mongodb/data/mongo_key:/mongo:rw"
networks:
- mongodbs
command:
mongod --replSet testSet --smallfiles --oplogSize 128
networks:
mongodbs:
external: true
三、启动容器
接下来我们分别在三台服务器中使用容器编排启动容器
docker-compose up -d
四、配置副本集
进入主节点容器内部
docker exec -it master mongo
在 mongo shell 里执行：
> rs.initiate()
{
"info2" : "no configuration specified. Using a default configuration for the set",
"me" : "7abd89794aa7:27017",
"ok" : 1
}
继续执行：
testSet:SECONDARY> rs.add('secondary:27017')
{
"ok" : 1,
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1599562800, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"wrxMUIX/0bEyLgCVoQqdLvH59T0="),
"keyId" : NumberLong("6870069879538450434")
}
},
"operationTime" : Timestamp(1599562800, 1)
}
继续执行，其中 true 表示这个节点是仲裁节点
testSet:PRIMARY> rs.add('arbiter:27017',true)
{
"ok" : 1,
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1599562838, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"p9ub49lLD8ij8nkxpfu2l/AvRRY="),
"keyId" : NumberLong("6870069879538450434")
}
},
"operationTime" : Timestamp(1599562838, 1)
}
查看配置
testSet:PRIMARY> rs.conf()
{
"_id" : "testSet",
"version" : 3,
"protocolVersion" : NumberLong(1),
"writeConcernMajorityJournalDefault" : true,
"members" : [
{
"_id" : 0,
"host" : "7abd89794aa7:27017",
"arbiterOnly" : false,
"buildIndexes" : true,
"hidden" : false,
"priority" : 1,
"tags" : {
},
"slaveDelay" : NumberLong(0),
"votes" : 1
},
{
"_id" : 1,
"host" : "secondary:27017",
"arbiterOnly" : false,
"buildIndexes" : true,
"hidden" : false,
"priority" : 1,
"tags" : {
},
"slaveDelay" : NumberLong(0),
"votes" : 1
},
{
"_id" : 2,
"host" : "arbiter:27017",
"arbiterOnly" : true,
"buildIndexes" : true,
"hidden" : false,
"priority" : 0,
"tags" : {
},
"slaveDelay" : NumberLong(0),
"votes" : 1
}
],
"settings" : {
"chainingAllowed" : true,
"heartbeatIntervalMillis" : 2000,
"heartbeatTimeoutSecs" : 10,
"electionTimeoutMillis" : 10000,
"catchUpTimeoutMillis" : -1,
"catchUpTakeoverDelayMillis" : 30000,
"getLastErrorModes" : {
},
"getLastErrorDefaults" : {
"w" : 1,
"wtimeout" : 0
},
"replicaSetId" : ObjectId("5f576426fe90ef2dd8cd2700")
}
}
查看状态
testSet:PRIMARY> rs.status()
{
"set" : "testSet",
"date" : ISODate("2020-09-08T11:45:12.096Z"),
"myState" : 1,
"term" : NumberLong(1),
"syncingTo" : "",
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
"optimes" : {
"lastCommittedOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1599565502, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"lastCommittedWallTime" : ISODate("2020-09-08T11:45:02.775Z"),
"readConcernMajorityOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1599565502, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"readConcernMajorityWallTime" : ISODate("2020-09-08T11:45:02.775Z"),
"appliedOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1599565502, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"durableOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1599565502, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2020-09-08T11:45:02.775Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2020-09-08T11:45:02.775Z")
},
"lastStableRecoveryTimestamp" : Timestamp(1599565492, 1),
"lastStableCheckpointTimestamp" : Timestamp(1599565492, 1),
"members" : [
{
"_id" : 0,
"name" : "7abd89794aa7:27017",
"ip" : "10.0.1.41",
"health" : 1,
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY",
"uptime" : 2784,
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1599565502, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"optimeDate" : ISODate("2020-09-08T11:45:02Z"),
"syncingTo" : "",
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"infoMessage" : "",
"electionTime" : Timestamp(1599562790, 2),
"electionDate" : ISODate("2020-09-08T10:59:50Z"),
"configVersion" : 3,
"self" : true,
"lastHeartbeatMessage" : ""
},
{
"_id" : 1,
"name" : "secondary:27017",
"ip" : "10.0.1.233",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
"uptime" : 2711,
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1599565502, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"optimeDurable" : {
"ts" : Timestamp(1599565502, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"optimeDate" : ISODate("2020-09-08T11:45:02Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2020-09-08T11:45:02Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2020-09-08T11:45:11.494Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2020-09-08T11:45:11.475Z"),
"pingMs" : NumberLong(0),
"lastHeartbeatMessage" : "",
"syncingTo" : "7abd89794aa7:27017",
"syncSourceHost" : "7abd89794aa7:27017",
"syncSourceId" : 0,
"infoMessage" : "",
"configVersion" : 3
},
{
"_id" : 2,
"name" : "arbiter:27017",
"ip" : null,
"health" : 0,
"state" : 8,
"stateStr" : "(not reachable/healthy)",
"uptime" : 0,
"lastHeartbeat" : ISODate("2020-09-08T11:45:10.463Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("1970-01-01T00:00:00Z"),
"pingMs" : NumberLong(0),
"lastHeartbeatMessage" : "Error connecting to arbiter:27017 :: caused by :: Could not find address for arbiter SocketException: Host not found (authoritative)",
"syncingTo" : "",
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"infoMessage" : "",
"configVersion" : -1
}
],
"ok" : 1,
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1599565502, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"7/ei+8UrhlpIny9zKeWuAFpn46c="),
"keyId" : NumberLong("6870069879538450434")
}
},
"operationTime" : Timestamp(1599565502, 1)
}
五、验证 MongoDB 可用性
先进入主节点服务器添加一条数据
docker exec -it master mongo
use admin
db.auth('root', '123456')
use test
db.test.insert({name:"muyang",age:20})
在来副节点服务器查看是否已经同步了这条数据
[root@linux secondary] docker exec -it secondary mongo
testSet:SECONDARY> use admin
testSet:SECONDARY> db.auth('root', '123456')
testSet:SECONDARY> use test
testSet:SECONDARY> db.test.find()
2020-09-08T19:03:02.295+0800 E QUERY [js] uncaught exception: Error: listCollections failed: {
"operationTime" : Timestamp(1599562972, 1),
"ok" : 0,
"errmsg" : "not master and slaveOk=false",
"code" : 13435,
"codeName" : "NotMasterNoSlaveOk",
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1599562972, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"mhsrpGHRl7qZg2QOjyS3RbBb/Yc="),
"keyId" : NumberLong("6870069879538450434")
}
}
} :
testSet:SECONDARY> rs.slaveOk()
testSet:SECONDARY> db.users.find()
{ "_id" : ObjectId("5f5764b1f909544b783696c2"), "name" : "muyang", "age" : 20 }
在 secondary 查询时报如下错误：
not master and slaveok=false
这是正常的，因为 secondary 是不允许读写的，如果非要解决，方法如下：
testSet:SECONDARY> rs.slaveOk()
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