MongoDB 单机模式改副本集架构（集群搭建）

Arden

2024-03-11

MongoDB

写在前面

将现有 MongoDB 数据库的单机运行模式改造为 一主二从 的副本集（replication Set）高可用运行架构。

副本集模式特性：

保障数据的安全性
数据高可用性 (24*7)
灾难恢复
无需停机维护（如备份，重建索引，压缩）
分布式读取数据

MongoDB 副本集结构图：

结构图

Mongo 副本集模式官方文档：https://docs.mongodb.com/v4.0/replication

搭建准备

搭建目标：一个主节点、两个从节点（其中一个从节点仅作为数据复制，不参与选举）

搭建目标

当前已安装的 MongoDB 环境：

系统：Ubuntu
MongoDB：4.0.25（apt-get install 方式安装）

准备好的三台虚拟机：

虚拟机	HOST	角色	备注
1号机	192.168.1.10:27017	primary	已安装 MongoDB
2号机	192.168.1.11:27017	secondary	用于主节点故障恢复，客户端读操作
3号机	192.168.1.12:27017	secondary	用于数据备份，该节点不参与选举

基于现有的 MongoDB 环境，另外两个节点使用 docker 方式快速搭建。

开始

1. 生成各节点通讯时需要的 keyFile 安全认证文件

在 1号机 上执行生成命令：

sudo openssl rand -base64 741 >> mongo_auth.key

将 mongo_auth.key 文件下载到本地，后面将会上传到另外两个节点的虚拟机上。

2. 搭建另外两个 MongoDB 节点

在 2号机 和 3号机 上执行以下操作；

创建目录结构：

mkdir ~/docker/mongo/conf -p
mkdir ~/docker/mongo/db -p

将第1步中创建的 keyFile 文件上传到 ~/docker/mongo/conf 目录下，并执行命令：

sudo chmod 600 ~/docker/mongo/conf/mongo_auth.key
sudo chown 999 ~/docker/mongo/conf/mongo_auth.key

创建 MongoDB 的配置文件：

sudo vim ~/docker/mongo/conf/mongod.conf

# network interfaces
net:
  port: 27017
  bindIp: 0.0.0.0

# 安全
security:
  authorization: enabled # 开启访问认证
  clusterAuthMode: keyFile # 集群认证模式
  keyFile: /etc/mongo/mongo_auth.key

# 副本集
replication:
   replSetName: "rs" # 副本集名称

使用 Docker 运行 MongoDB：

docker run --name mongo -p 27017:27017 -v /home/newton-dev/docker/mongo/db:/data/db -v /home/newton-dev/docker/mongo/conf:/etc/mongo -d mongo:4.0.25 --config /etc/mongo/mongod.conf

3. 更改 `1号机` MongoDB 的运行模式为副本集模式

调整 keyFile 文件的存放位置：

sudo chmod 600 mongo_auth.key
sudo chown mongodb:mongodb mongo_auth.key
sudo mv mongo_auth.key /data/mongo_auth.key

修改 MongoDB 配置文件：

sudo vim /etc/mongod.conf

# 安全
security:
  authorization: enabled # 开启访问认证
  clusterAuthMode: keyFile # 集群认证模式
  keyFile: /data/mongo_auth.key

# 副本集
replication:
   replSetName: rs # 副本集名称

重启 MongoDB ：

sudo systemctl restart mongod

4. 配置副本集

在 1号机中，登入 MongoDB 客户端，并授权：

user@host:~$ mongo
> use admin
> db.auth('账号', '密码')

初始化副本集：

> rs.initiate({
	_id: "rs",
	members: [
		{ _id: 0, host: "192.168.1.10:27017", priority: 9 },
		{ _id: 1, host: "192.168.1.11:27017", priority: 1 },
		{ _id: 2, host: "192.168.1.12:27017", priority: 0, hidden: true }
	] 
})

rs.initiate() 命令用于初始化副本集，只能执行一次。
其中的参数：

_id：副本集名称，同 mongod.conf 中配置的 replSetName；
members._id：节点ID，从0开始；
members.host：节点 IP:端口；
members.priority：选举优先级，范围是0-100，值越大，优先权越高，为0将不参与选举；
members.hidden：false 时该节点将对客户端不可见；

其他：

查看副本集状态：

rs.status()

查看副本集配置：

rs.config()

调整节点配置：（主节点上执行）

cfg=rs.conf()
cfg.members[1].priority=2
rs.reconfig(cfg)

客户端连接

连接uri示例：

mongodb://账号:密码@[节点IP:端口],[节点IP:端口]/数据库名称?authSource=admin&slaveOk=true&replicaSet=副本集名称&write=1&readPreference=secondaryPreferred&connectTimeoutMS=300000

参数说明 - readPreference 的可选值:

primary （只主）只从 primary 节点读数据，这个是默认设置
primaryPreferred （先主后从）优先从 primary 读取，primary 不可服务，从 secondary 读
secondary （只从）只从 scondary 节点读数据
secondaryPreferred （先从后主）优先从 secondary 读取，没有 secondary 成员时，从 primary 读取
nearest （就近）根据网络距离就近读取，根据客户端与服务端的PingTime实现

readPreference 控制客户端 Driver 从复制集的哪个节点读取数据，这个特性可以方便的配置读写分离、就近读取等策略。结合Tag，可以进一步细分控制读取策略。