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前言

最近因為工作的原因，在學習使用mongodb數(shù)據(jù)庫，mongodb是最常用的nodql數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫排名中已經(jīng)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(shù)據(jù)庫集群請求的入口，所有的請求都通過mongos進行協(xié)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(fā)中心，它負責把對應的數(shù)據(jù)請求請求轉發(fā)到對應的shard服務器上。在生產(chǎn)環(huán)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)路由信息，只是緩存在內(nèi)存里，配置服務器則實際存儲這些數(shù)據(jù)。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(tài)，這樣 mongos 就能繼續(xù)準確路由。在生產(chǎn)環(huán)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(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失！

shard，分片（sharding）是指將數(shù)據(jù)庫拆分，將其分散在不同的機器上的過程。將數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的一部分，最后通過一個均衡器來對各個分片進行均衡（數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)丟失。復制提供了數(shù)據(jù)的冗余備份，并在多個服務器上存儲數(shù)據(jù)副本，提高了數(shù)據(jù)的可用性，并可以保證數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。仲裁節(jié)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(shù)據(jù)集節(jié)點中，可以部署在其他應用服務器或者監(jiān)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(shù)的投票成員（包括primary），需要添加仲裁節(jié)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(shù)據(jù)庫元信息，并且和mongos做同步，數(shù)據(jù)最終存入在shard（分片）上，為了防止數(shù)據(jù)丟失同步在副本集中存儲了一份，仲裁在數(shù)據(jù)存儲到分片的時候決定存儲到哪個節(jié)點。

環(huán)境準備

系統(tǒng)系統(tǒng) centos6.5
三臺服務器：192.168.0.75/84/86
安裝包： mongodb-linux-x86_64-3.4.6.tgz

服務器規(guī)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(jié)點	shard server1 副節(jié)點	shard server1 仲裁
shard server2 仲裁	shard server2 主節(jié)點	shard server2 副節(jié)點
shard server3 副節(jié)點	shard server3 仲裁	shard server3 主節(jié)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(shù)據(jù)，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(huán)境變量

vim /etc/profile
# 內(nèi)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(chuàng)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(nèi)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(shù)
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(jié)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(nèi)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(jiān)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(shù)
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(shù)據(jù)庫
use admin
#定義副本集配置，第三個節(jié)點的 "arbiterOnly":true 代表其為仲裁節(jié)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(nèi)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(jiān)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(shù)
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(shù)據(jù)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(nèi)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(jiān)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(shù)
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(shù)據(jù)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(nèi)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(jiān)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(shù)
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(shù)據(jù)庫
user admin
#串聯(lián)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(tài)
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(jīng)串聯(lián)起來了，但我們的目的是希望插入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)能夠自動分片。連接在mongos上，準備讓指定的數(shù)據(jù)庫、指定的集合分片生效。

#指定testdb分片生效
db.runCommand( { enablesharding :"testdb"});
#指定數(shù)據(jù)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(jù) 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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)
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(shù)據(jù)分到3個分片，各自分片數(shù)量為： shard1 “count” : 42183，shard2 “count” : 38937，shard3 “count” : 18880。已經(jīng)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(nèi)容了，希望本文的內(nèi)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，謝謝大家對腳本之家的支持。

參考：

搭建高可用mongodb集群（四）—— 分片
MongoDB3.4副本集分片集群搭建
Mongodb高可用集群（四）——分片

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