[转]MongoDB分布式集群搭建手记

Z时代
2024-01-10
分类：综合

一、架构简介

目标
单机搭建mongodb分布式集群(副本集 + 分片集群)，演示mongodb分布式集群的安装部署、简单操作。

说明
在同一个vm启动由两个分片组成的分布式集群，每个分片都是一个PSS(Primary-Secondary-Secondary)模式的数据副本集；
Config副本集采用PSS(Primary-Secondary-Secondary)模式。

二、配置说明

端口通讯
当前集群中存在shard、config、mongos共12个进程节点，端口矩阵编排如下：

编号

实例类型

mongos

config

shard1

shard2

内部鉴权
节点间鉴权采用keyfile方式实现鉴权，mongos与分片之间、副本集节点之间共享同一套keyfile文件。官方说明

账户设置
管理员账户：admin/Admin@01，具有集群及所有库的管理权限
应用账号：appuser/AppUser@01，具有appdb的owner权限

关于初始化权限
keyfile方式默认会开启鉴权，而针对初始化安装的场景，Mongodb提供了localhost-exception机制，
可以在首次安装时通过本机创建用户、角色，以及副本集初始操作。

三、准备工作

1. 下载安装包

官方地址：https://www.mongodb.com/download-center

wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.3.tgz

2. 部署目录

解压压缩文件，将bin目录拷贝到目标路径/opt/local/mongo-cluster，参考以下命令：

tar -xzvf mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.3.tgz mkdir -p /opt/local/mongo-cluster

cp -r mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.3/bin /opt/local/mongo-cluster

3. 创建配置文件

cd /opt/local/mongo-cluster

mkdir conf

A. mongod 配置文件 mongo_node.conf
mongo_node.conf 作为mongod实例共享的配置文件，内容如下：

storage: engine: wiredTiger directoryPerDB: true journal: enabled: true systemLog: destination: file logAppend: true operationProfiling: slowOpThresholdMs: 10000 replication: oplogSizeMB: 10240 processManagement: fork: true net: http: enabled: false security:

authorization: "enabled"

选项说明可参考这里

B. mongos 配置文件 mongos.conf

systemLog: destination: file logAppend: true processManagement: fork: true net: http:

enabled: false

4. 创建keyfile文件

cd /opt/local/mongo-cluster mkdir keyfile openssl rand -base64 756 > mongo.key chmod 400 mongo.key

mv mongo.key keyfile

mongo.key 采用随机算法生成，用作节点内部通讯的密钥文件

5. 创建节点目录

WORK_DIR=/opt/local/mongo-cluster mkdir -p $WORK_DIR/nodes/config/n1/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/config/n2/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/config/n3/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard1/n1/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard1/n2/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard1/n3/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard2/n1/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard2/n2/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard2/n3/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/mongos/n1 mkdir -p $WORK_DIR/nodes/mongos/n2

mkdir -p $WORK_DIR/nodes/mongos/n3

以config 节点1 为例，nodes/config/n1/data是数据目录，而pid文件、日志文件都存放于n1目录
以mongos 节点1 为例，nodes/mongos/n1 存放了pid文件和日志文件

四、搭建集群

1. Config副本集

按以下脚本启动3个Config实例

WORK_DIR=/opt/local/mongo-cluster KEYFILE=$WORK_DIR/keyfile/mongo.key CONFFILE=$WORK_DIR/conf/mongo_node.conf MONGOD=$WORK_DIR/bin/mongod $MONGOD --port 26001 --configsvr --replSet configReplSet --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/config/n1/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/config/n1/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/config/n1/db.log --config $CONFFILE $MONGOD --port 26002 --configsvr --replSet configReplSet --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/config/n2/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/config/n2/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/config/n2/db.log --config $CONFFILE

$MONGOD --port 26003 --configsvr --replSet configReplSet --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/config/n3/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/config/n3/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/config/n3/db.log --config $CONFFILE

待成功启动后，输出日志如下：

about to fork child process, waiting until server is ready for connections. forked process: 4976

child process started successfully, parent exiting

此时通过ps 命令也可以看到3个启动的进程实例。

连接其中一个Config进程，执行副本集初始化

./bin/mongo --port 26001 --host 127.0.0.1
> MongoDB server version: 3.4.7
> cfg={
    _id:"configReplSet", 
    configsvr: true,
    members:[
        {_id:0, host:"127.0.0.1:26001"},
        {_id:1, host:"127.0.0.1:26002"}, 
        {_id:2, host:"127.0.0.1:26003"}
    ]};rs.initiate(cfg);

其中configsvr:true指明这是一个用于分片集群的Config副本集。
关于副本集配置可参考这里

2. 创建分片

按以下脚本启动Shard1的3个实例

WORK_DIR=/opt/local/mongo-cluster KEYFILE=$WORK_DIR/keyfile/mongo.key CONFFILE=$WORK_DIR/conf/mongo_node.conf MONGOD=$WORK_DIR/bin/mongod echo "start shard1 replicaset" $MONGOD --port 27001 --shardsvr --replSet shard1 --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n1/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/shard1/n1/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n1/db.log --config $CONFFILE $MONGOD --port 27002 --shardsvr --replSet shard1 --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n2/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/shard1/n2/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n2/db.log --config $CONFFILE

$MONGOD --port 27003 --shardsvr --replSet shard1 --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n3/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/shard1/n3/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n3/db.log --config $CONFFILE

待成功启动后，输出日志如下：

about to fork child process, waiting until server is ready for connections. forked process: 5976

child process started successfully, parent exiting

此时通过ps 命令也可以看到3个启动的Shard进程实例。

连接其中一个Shard进程，执行副本集初始化

./bin/mongo --port 27001 --host 127.0.0.1
> MongoDB server version: 3.4.7
> cfg={
    _id:"shard1", 
    members:[
        {_id:0, host:"127.0.0.1:27001"},
        {_id:1, host:"127.0.0.1:27002"}, 
        {_id:2, host:"127.0.0.1:27003"}
    ]};rs.initiate(cfg);

参考以上步骤，启动Shard2的3个实例进程，并初始化副本集。

3. 启动mongos路由

执行以下脚本启动3个mongos进程

WORK_DIR=/opt/local/mongo-cluster KEYFILE=$WORK_DIR/keyfile/mongo.key CONFFILE=$WORK_DIR/conf/mongos.conf MONGOS=$WORK_DIR/bin/mongos echo "start mongos instances" $MONGOS --port=25001 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile $KEYFILE --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/mongos/n1/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/mongos/n1/db.log --config $CONFFILE $MONGOS --port 25002 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile $KEYFILE --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/mongos/n2/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/mongos/n2/db.log --config $CONFFILE

$MONGOS --port 25003 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile $KEYFILE --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/mongos/n3/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/mongos/n3/db.log --config $CONFFILE

待成功启动后，通过ps命令看到mongos进程：

dbuser 7903 1 0 17:49 ? 00:00:00 /opt/local/mongo-cluster/bin/mongos --port=25001 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile /opt/local/mongo-cluster/keyfile/mongo.key --pidfilepath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n1/db.pid --logpath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n1/db.log --config /opt/local/mongo-cluster/conf/mongos.conf dbuser 7928 1 0 17:49 ? 00:00:00 /opt/local/mongo-cluster/bin/mongos --port 25002 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile /opt/local/mongo-cluster/keyfile/mongo.key --pidfilepath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n2/db.pid --logpath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n2/db.log --config /opt/local/mongo-cluster/conf/mongos.conf

dbuser 7954 1 0 17:49 ? 00:00:00 /opt/local/mongo-cluster/bin/mongos --port 25003 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile /opt/local/mongo-cluster/keyfile/mongo.key --pidfilepath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n3/db.pid --logpath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n3/db.log --config /opt/local/mongo-cluster/conf/mongos.conf

接入其中一个mongos实例，执行添加分片操作：

./bin/mongo --port 25001 --host 127.0.0.1
mongos> MongoDB server version: 3.4.7
mongos> sh.addShard("shard1/127.0.0.1:27001")
{ "shardAdded" : "shard1", "ok" : 1 }
mongos> sh.addShard("shard2/127.0.0.1:27004"){ "shardAdded" : "shard2", "ok" : 1 }

至此，分布式集群架构启动完毕，但进一步操作需要先添加用户。

4. 初始化用户

接入其中一个mongos实例，添加管理员用户

use admin
db.createUser({
    user:"admin",pwd:"Admin@01",
    roles:[
        {role:"clusterAdmin",db:"admin"},
        {role:"userAdminAnyDatabase",db:"admin"},
        {role:"dbAdminAnyDatabase",db:"admin"},
        {role:"readWriteAnyDatabase",db:"admin"}]})

当前admin用户具有集群管理权限、所有数据库的操作权限。
需要注意的是，在第一次创建用户之后，localexception不再有效，接下来的所有操作要求先通过鉴权。

use admindb.auth("admin","Admin@01")

检查集群状态

mongos> sh.status()
--- Sharding Status --- 
  sharding version: {
    "_id" : 1,
    "minCompatibleVersion" : 5,
    "currentVersion" : 6,
    "clusterId" : ObjectId("5aa39c3e915210dc501a1dc8")
}
  shards:
    {  "_id" : "shard1",  "host" : "shard1/127.0.0.1:27001,127.0.0.1:27002,127.0.0.1:27003",  "state" : 1 }
    {  "_id" : "shard2",  "host" : "shard2/127.0.0.1:27004,127.0.0.1:27005,127.0.0.1:27006",  "state" : 1 }
  active mongoses:
    "3.4.7" : 3
autosplit:    Currently enabled: yes

集群用户
分片集群中的访问都会通过mongos入口，而鉴权数据是存储在config副本集中的，即config实例中system.users数据库存储了集群用户及角色权限配置。mongos与shard实例则通过内部鉴权(keyfile机制)完成，因此shard实例上可以通过添加本地用户以方便操作管理。在一个副本集上，只需要在Primary节点上添加用户及权限，相关数据会自动同步到Secondary节点。
关于集群鉴权
在本案例中，我们为两个分片副本集都添加了本地admin用户。

通过mongostat工具可以显示集群所有角色：

host insert query update delete getmore command dirty used flushes mapped vsize res faults qrw arw net_in net_out conn set repl time 127.0.0.1:27001 *0 *0 *0 *0 0 6|0 0.1% 0.1% 0 1.49G 44.0M n/a 0|0 0|0 429b 56.1k 25 shard1 PRI Mar 10 19:05:13.928 127.0.0.1:27002 *0 *0 *0 *0 0 7|0 0.1% 0.1% 0 1.43G 43.0M n/a 0|0 0|0 605b 55.9k 15 shard1 SEC Mar 10 19:05:13.942 127.0.0.1:27003 *0 *0 *0 *0 0 7|0 0.1% 0.1% 0 1.43G 43.0M n/a 0|0 0|0 605b 55.9k 15 shard1 SEC Mar 10 19:05:13.946 127.0.0.1:27004 *0 *0 *0 *0 0 6|0 0.1% 0.1% 0 1.48G 43.0M n/a 0|0 0|0 546b 55.8k 18 shard2 PRI Mar 10 19:05:13.939 127.0.0.1:27005 *0 *0 *0 *0 0 6|0 0.1% 0.1% 0 1.43G 42.0M n/a 0|0 0|0 540b 54.9k 15 shard2 SEC Mar 10 19:05:13.944

127.0.0.1:27006 *0 *0 *0 *0 0 6|0 0.1% 0.1% 0 1.46G 44.0M n/a 0|0 0|0 540b 54.9k 17 shard2 SEC Mar 10 19:05:13.936

五、数据操作

在案例中，创建appuser用户、为数据库实例appdb启动分片。

use appdb
db.createUser({user:"appuser",pwd:"AppUser@01",roles:[{role:"dbOwner",db:"appdb"}]})sh.enableSharding("appdb")

创建集合book，为其执行分片初始化。

use appdb
db.createCollection("book")
db.device.ensureIndex({createTime:1})sh.shardCollection("appdb.book", {bookId:"hashed"}, false, { numInitialChunks: 4} )

继续往device集合写入1000W条记录，观察chunks的分布情况

use appdb
var cnt = 0;
for(var i=0; i<1000; i++){
    var dl = [];
    for(var j=0; j<100; j++){
        dl.push({
                "bookId" : "BBK-" + i + "-" + j,
                "type" : "Revision",
                "version" : "IricSoneVB0001",
                "title" : "Jackson"s Life",
                "subCount" : 10,
                "location" : "China CN Shenzhen Futian District",
                "author" : {
                      "name" : 50,
                      "email" : "RichardFoo@yahoo.com",
                      "gender" : "female"
                },
                "createTime" : new Date()
            });
      }
      cnt += dl.length;
      db.book.insertMany(dl);
      print("insert ", cnt);}

执行db.book.getShardDistribution(),输出如下：

Shard shard1 at shard1/127.0.0.1:27001,127.0.0.1:27002,127.0.0.1:27003 data : 13.41MiB docs : 49905 chunks : 2 estimated data per chunk : 6.7MiB estimated docs per chunk : 24952 Shard shard2 at shard2/127.0.0.1:27004,127.0.0.1:27005,127.0.0.1:27006 data : 13.46MiB docs : 50095 chunks : 2 estimated data per chunk : 6.73MiB estimated docs per chunk : 25047 Totals data : 26.87MiB docs : 100000 chunks : 4 Shard shard1 contains 49.9% data, 49.9% docs in cluster, avg obj size on shard : 281B

Shard shard2 contains 50.09% data, 50.09% docs in cluster, avg obj size on shard : 281B

总结

Mongodb集群架构由Mongos、Config副本集和多个分片组成；
安装过程中先初始化Config副本集、分片副本集，最后通过Mongos添加分片

Config副本集存储了集群访问的用户及角色权限，为了方便管理，可以给分片副本集添加本地用户

Mongodb提供了LocalException机制，首次安装数据库时可以在本机直接添加用户

以上是 [转]MongoDB分布式集群搭建手记的全部内容，来源链接： utcz.com/z/511477.html