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前言
最近因為工作的原因，在學習使用mongodb數據庫，mongodb是最常用的nodql數據庫，在數據庫排名中已經上升到了前六。這篇文章介紹如何搭建高可用的mongodb（分片+副本）集群，分享出來供大家參考學習，下面話不多說了，來一起看看詳細的介紹：
在搭建集群之前，需要首先了解幾個概念：路由，分片、副本集、配置服務器等。
相關概念
先來看一張圖：
從圖中可以看到有四個組件：mongos、config server、shard、replica set。
mongos，數據庫集群請求的入口，所有的請求都通過mongos進行協調，不需要在應用程序添加一個路由選擇器，mongos自己就是一個請求分發中心，它負責把對應的數據請求請求轉發到對應的shard服務器上。在生產環境通常有多mongos作為請求的入口，防止其中一個掛掉所有的mongodb請求都沒有辦法操作。
config server，顧名思義為配置服務器，存儲所有數據庫元信息（路由、分片）的配置。mongos本身沒有物理存儲分片服務器和數據路由信息，只是緩存在內存里，配置服務器則實際存儲這些數據。mongos第一次啟動或者關掉重啟就會從 config server 加載配置信息，以后如果配置服務器信息變化會通知到所有的 mongos 更新自己的狀態，這樣 mongos 就能繼續準確路由。在生產環境通常有多個 config server 配置服務器，因為它存儲了分片路由的元數據，防止數據丟失！
shard，分片（sharding）是指將數據庫拆分，將其分散在不同的機器上的過程。將數據分散到不同的機器上，不需要功能強大的服務器就可以存儲更多的數據和處理更大的負載。基本思想就是將集合切成小塊，這些塊分散到若干片里，每個片只負責總數據的一部分，最后通過一個均衡器來對各個分片進行均衡（數據遷移）。
replica set，中文翻譯副本集，其實就是shard的備份，防止shard掛掉之后數據丟失。復制提供了數據的冗余備份，并在多個服務器上存儲數據副本，提高了數據的可用性， 并可以保證數據的安全性。
仲裁者（Arbiter），是復制集中的一個MongoDB實例，它并不保存數據。仲裁節點使用最小的資源并且不要求硬件設備，不能將Arbiter部署在同一個數據集節點中，可以部署在其他應用服務器或者監視服務器中，也可部署在單獨的虛擬機中。為了確保復制集中有奇數的投票成員（包括primary），需要添加仲裁節點做為投票，否則primary不能運行時不會自動切換primary。
簡單了解之后，我們可以這樣總結一下，應用請求mongos來操作mongodb的增刪改查，配置服務器存儲數據庫元信息，并且和mongos做同步，數據最終存入在shard（分片）上，為了防止數據丟失同步在副本集中存儲了一份，仲裁在數據存儲到分片的時候決定存儲到哪個節點。
環境準備
服務器規劃
| 服務器75 | 服務器84 | 服務器86 |
|---|---|---|
| mongos | mongos | mongos |
| config server | config server | config server |
| shard server1 主節點 | shard server1 副節點 | shard server1 仲裁 |
| shard server2 仲裁 | shard server2 主節點 | shard server2 副節點 |
| shard server3 副節點 | shard server3 仲裁 | shard server3 主節點 |
端口分配：
mongos：20000 config：21000 shard1：27001 shard2：27002 shard3：27003
集群搭建
1、安裝mongodb
#解壓 tar -xzvf mongodb-linux-x86_64-3.4.6.tgz -C /usr/local/ #改名 mv mongodb-linux-x86_64-3.4.6 mongodb
分別在每臺機器建立conf、mongos、config、shard1、shard2、shard3六個目錄，因為mongos不存儲數據，只需要建立日志文件目錄即可。
mkdir -p /usr/local/mongodb/conf mkdir -p /usr/local/mongodb/mongos/log mkdir -p /usr/local/mongodb/config/data mkdir -p /usr/local/mongodb/config/log mkdir -p /usr/local/mongodb/shard1/data mkdir -p /usr/local/mongodb/shard1/log mkdir -p /usr/local/mongodb/shard2/data mkdir -p /usr/local/mongodb/shard2/log mkdir -p /usr/local/mongodb/shard3/data mkdir -p /usr/local/mongodb/shard3/log
配置環境變量
vim /etc/profile # 內容 export MONGODB_HOME=/usr/local/mongodb export PATH=$MONGODB_HOME/bin:$PATH # 使立即生效 source /etc/profile
2、config server配置服務器
mongodb3.4以后要求配置服務器也創建副本集，不然集群搭建不成功。
添加配置文件
vi /usr/local/mongodb/conf/config.conf ## 配置文件內容 pidfilepath = /usr/local/mongodb/config/log/configsrv.pid dbpath = /usr/local/mongodb/config/data logpath = /usr/local/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 #副本集名稱 replSet=configs #設置最大連接數 maxConns=20000
啟動三臺服務器的config server
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/config.conf
登錄任意一臺配置服務器，初始化配置副本集
#連接
mongo --port 21000
#config變量
config = {
... _id : "configs",
... members : [
... {_id : 0, host : "192.168.0.75:21000" },
... {_id : 1, host : "192.168.0.84:21000" },
... {_id : 2, host : "192.168.0.86:21000" }
... ]
... }
#初始化副本集
rs.initiate(config)
其中，”_id” : “configs”應與配置文件中配置的 replicaction.replSetName 一致，”members” 中的 “host” 為三個節點的 ip 和 port
3、配置分片副本集(三臺機器)
設置第一個分片副本集
配置文件
vi /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf #配置文件內容 #——————————————– pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard1/log/shard1.pid dbpath = /usr/local/mongodb/shard1/data logpath = /usr/local/mongodb/shard1/log/shard1.log logappend = true bind_ip = 0.0.0.0 port = 27001 fork = true #打開web監控 httpinterface=true rest=true #副本集名稱 replSet=shard1 #declare this is a shard db of a cluster; shardsvr = true #設置最大連接數 maxConns=20000
啟動三臺服務器的shard1 server
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf
登陸任意一臺服務器，初始化副本集
mongo --port 27001
#使用admin數據庫
use admin
#定義副本集配置，第三個節點的 "arbiterOnly":true 代表其為仲裁節點。
config = {
... _id : "shard1",
... members : [
... {_id : 0, host : "192.168.0.75:27001" },
... {_id : 1, host : "192.168.0.84:27001" },
... {_id : 2, host : "192.168.0.86:27001” , arbiterOnly: true }
... ]
... }
#初始化副本集配置
rs.initiate(config);
設置第二個分片副本集
配置文件
vi /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf #配置文件內容 #——————————————– pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard2/log/shard2.pid dbpath = /usr/local/mongodb/shard2/data logpath = /usr/local/mongodb/shard2/log/shard2.log logappend = true bind_ip = 0.0.0.0 port = 27002 fork = true #打開web監控 httpinterface=true rest=true #副本集名稱 replSet=shard2 #declare this is a shard db of a cluster; shardsvr = true #設置最大連接數 maxConns=20000
啟動三臺服務器的shard2 server
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf
登陸任意一臺服務器，初始化副本集
mongo --port 27002
#使用admin數據庫
use admin
#定義副本集配置
config = {
... _id : "shard2",
... members : [
... {_id : 0, host : "192.168.0.75:27002" , arbiterOnly: true },
... {_id : 1, host : "192.168.0.84:27002" },
... {_id : 2, host : "192.168.0.86:27002" }
... ]
... }
#初始化副本集配置
rs.initiate(config);
設置第三個分片副本集
配置文件
vi /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf #配置文件內容 #——————————————– pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard3/log/shard3.pid dbpath = /usr/local/mongodb/shard3/data logpath = /usr/local/mongodb/shard3/log/shard3.log logappend = true bind_ip = 0.0.0.0 port = 27003 fork = true #打開web監控 httpinterface=true rest=true #副本集名稱 replSet=shard3 #declare this is a shard db of a cluster; shardsvr = true #設置最大連接數 maxConns=20000
啟動三臺服務器的shard3 server
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf
登陸任意一臺服務器，初始化副本集
mongo --port 27003
#使用admin數據庫
use admin
#定義副本集配置
config = {
... _id : "shard3",
... members : [
... {_id : 0, host : "192.168.0.75:27003" },
... {_id : 1, host : "192.168.0.84:27003" , arbiterOnly: true},
... {_id : 2, host : "192.168.0.86:27003" }
... ]
... }
#初始化副本集配置
rs.initiate(config);
4、配置路由服務器 mongos
先啟動配置服務器和分片服務器,后啟動路由實例啟動路由實例:（三臺機器）
vi /usr/local/mongodb/conf/mongos.conf #內容 pidfilepath = /usr/local/mongodb/mongos/log/mongos.pid logpath = /usr/local/mongodb/mongos/log/mongos.log logappend = true bind_ip = 0.0.0.0 port = 20000 fork = true #監聽的配置服務器,只能有1個或者3個 configs為配置服務器的副本集名字 configdb = configs/192.168.0.75:21000,192.168.0.84:21000,192.168.0.86:21000 #設置最大連接數 maxConns=20000
啟動三臺服務器的mongos server
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/mongos.conf
5、啟用分片
目前搭建了mongodb配置服務器、路由服務器，各個分片服務器，不過應用程序連接到mongos路由服務器并不能使用分片機制，還需要在程序里設置分片配置，讓分片生效。
登陸任意一臺mongos
mongo --port 20000
#使用admin數據庫
user admin
#串聯路由服務器與分配副本集
sh.addShard("shard1/192.168.0.75:27001,192.168.0.84:27001,192.168.0.86:27001")
sh.addShard("shard2/192.168.0.75:27002,192.168.0.84:27002,192.168.0.86:27002")
sh.addShard("shard3/192.168.0.75:27003,192.168.0.84:27003,192.168.0.86:27003")
#查看集群狀態
sh.status()
6、測試
目前配置服務、路由服務、分片服務、副本集服務都已經串聯起來了，但我們的目的是希望插入數據，數據能夠自動分片。連接在mongos上，準備讓指定的數據庫、指定的集合分片生效。
#指定testdb分片生效
db.runCommand( { enablesharding :"testdb"});
#指定數據庫里需要分片的集合和片鍵
db.runCommand( { shardcollection : "testdb.table1",key : {id: 1} } )
我們設置testdb的 table1 表需要分片，根據 id 自動分片到 shard1 ，shard2，shard3 上面去。要這樣設置是因為不是所有mongodb 的數據庫和表 都需要分片！
測試分片配置結果
mongo 127.0.0.1:20000
#使用testdb
use testdb;
#插入測試數據
for (var i = 1; i <= 100000; i++)
db.table1.save({id:i,"test1":"testval1"});
#查看分片情況如下，部分無關信息省掉了
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
}
可以看到數據分到3個分片，各自分片數量為： shard1 “count” : 42183，shard2 “count” : 38937，shard3 “count” : 18880。已經成功了！
后期運維
啟動關閉
mongodb的啟動順序是，先啟動配置服務器，在啟動分片，最后啟動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
關閉時，直接killall殺掉所有進程
killall mongod killall mongos
總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作能帶來一定的幫助，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對億速云的支持。
參考：
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