MongoDB高级应用之高可用方案实战（4）

1、MongDB启动与关闭

1.1、命令行启动

./mongod --fork --dbpath=/opt/mongodb/data ----logpath=/opt/mongodb/log/mongodb.log

1.2、配置文件启动

./mongod -f mongodb.cfg
mongoDB基本配置/opt/mongodb/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/data
logpath=/opt/mongodb/logs/mongodb.log
logappend=true
fork=true
bind_ip=192.168.209.128
port=27017

环境变量配置

export PATH=/opt/mongodb/bin:$PATH

2、MongoDB主从搭建

Mongodb有三种集群方式的搭建：Master-Slaver/Replica Set / Sharding。下面是最简答的集群搭建，不过准确说也不能算是集群，只能说是主备。并且官方已经不推荐这种方式，所以在这里只是简单的介绍下吧，搭建方式也相对简单。主机配置 /opt/mongodb/master-slave/master/mongodb.cfg

dbpath=/opt/mongodb/master-slave/master/data
logpath=/opt/mongodb/master-slave/master/logs/mongodb.log
logappend=true
fork=true
bind_ip=192.168.209.128
port=27001
master=true
source=192.168.209.128:27002

从机配置 /opt/mongodb/master-slave/slave/mongodb.cfg

dbpath=/opt/mongodb/master-slave/slave/data
logpath=/opt/mongodb/master-slave/slave/logs/mongodb.log
logappend=true
fork=true
bind_ip=192.168.209.128
port=27002
slave=true
source=192.168.209.128:27001

启动服务

cd /opt/mongodb/master-slave/master/
mongod --config mongodb.cfg #主节点
cd /opt/mongodb/master-slave/slave/
mongod --config mongodb.cfg #从节点

连接测试

#客户端连接主节点
mongo  --host 192.168.209.128 --port 27001
#客户端从节点
mongo  --host 192.168.209.128 --port 27002

基本上只要在主节点和备节点上分别执行这两条命令，Master-Slaver就算搭建完成了。我没有试过主节点挂掉后备节点是否能变成主节点，不过既然已经不推荐了，大家就没必要去使用了。

3、MongoDB副本集

中文翻译叫做副本集，不过我并不喜欢把英文翻译成中文，总是感觉怪怪的。其实简单来说就是集群当中包含了多份数据，保证主节点挂掉了，备节点能继续提供数据服务，提供的前提就是数据需要和主节点一致。如下图：

Mongodb(M)表示主节点，Mongodb(S)表示备节点，Mongodb(A)表示仲裁节点。主备节点存储数据，仲裁节点不存储数据。客户端同时连接主节点与备节点，不连接仲裁节点。

默认设置下，主节点提供所有增删查改服务，备节点不提供任何服务。但是可以通过设置使备节点提供查询服务，这样就可以减少主节点的压力，当客户端进行数据查询时，请求自动转到备节点上。这个设置叫做Read Preference Modes，同时Java客户端提供了简单的配置方式，可以不必直接对数据库进行操作。

仲裁节点是一种特殊的节点，它本身并不存储数据，主要的作用是决定哪一个备节点在主节点挂掉之后提升为主节点，所以客户端不需要连接此节点。这里虽然只有一个备节点，但是仍然需要一个仲裁节点来提升备节点级别。我开始也不相信必须要有仲裁节点，但是自己也试过没仲裁节点的话，主节点挂了备节点还是备节点，所以咱们还是需要它的。

介绍完了集群方案，那么现在就开始搭建了。

3.1.建立数据文件夹

一般情况下不会把数据目录建立在mongodb的解压目录下，不过这里方便起见，就建在mongodb解压目录下吧。

#三个目录分别对应主，备，仲裁节点
mkdir -p /opt/mongodb/replset/master
mkdir -p /opt/mongodb/replset/slaver
mkdir -p /opt/mongodb/replset/arbiter    

3.2.建立配置文件

由于配置比较多，所以我们将配置写到文件里。

vi /opt/mongodb/replset/master/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/replset/master/data
logpath=/opt/mongodb/replset/master/logs/mongodb.log
logappend=true
replSet=shard002
bind_ip=192.168.209.128
port=27017
fork=true
vi /opt/mongodb/replset/slave/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/replset/slave/data
logpath=/opt/mongodb/replset/slave/logs/mongodb.log
logappend=true
replSet=shard002
bind_ip=192.168.209.129
port=27017
fork=true
vi /opt/mongodb/replset/arbiter/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/replset/arbiter/data
logpath=/opt/mongodb/replset/arbiter/logs/mongodb.log
logappend=true
replSet=shard002
bind_ip=192.168.209.130
port=27017
fork=true  

参数解释：

dbpath：数据存放目录

logpath：日志存放路径

logappend：以追加的方式记录日志

replSet：replica set的名字

bind_ip：mongodb所绑定的ip地址

port：mongodb进程所使用的端口号，默认为27017

fork：以后台方式运行进程

3.3、分发到集群下的其他机器

#将从节点配置发送到192.168.209.129
scp -r /opt/mongodb/replset/slave root@192.168.209.129:/opt/mongodb/replset
#将仲裁节点配置发送到192.168.209.130
scp -r /opt/mongodb/replset/arbiter root@192.168.209.130:/opt/mongodb/replset

3.4.启动mongodb

进入每个mongodb节点的bin目录下

#登录192.168.209.128 启动主节点
monood -f /opt/mongodb/replset/master/mongodb.cfg
#登录192.168.209.129 启动从节点
mongod -f /opt/mongodb/replset/slave/mongodb.cfg
#登录192.168.209.130 启动仲裁节点
mongod -f /opt/mongodb/replset/arbiter/mongodb.cfg

注意配置文件的路径一定要保证正确，可以是相对路径也可以是绝对路径。

3.5.配置主，备，仲裁节点

可以通过客户端连接mongodb，也可以直接在三个节点中选择一个连接mongodb。

#ip和port是某个节点的地址
mongo 192.168.209.128:27017
use admin
cfg={_id:"shard002",members:[{_id:0,host:'192.168.209.128:27017',priority:9},{_id:1,host:'192.168.209.129:27017',priority:1},{_id:2,host:'192.168.209.130:27017',arbiterOnly:true}]};
#使配置生效
rs.initiate(cfg)

注意：cfg是相当于设置一个变量，可以是任意的名字，当然最好不要是mongodb的关键字，conf，config都可以。最外层的_id表示replica set的名字，members里包含的是所有节点的地址以及优先级。优先级最高的即成为主节点，即这里的192.168.209.128:27017。特别注意的是，对于仲裁节点，需要有个特别的配置——arbiterOnly:true。这个千万不能少了，不然主备模式就不能生效。

配置的生效时间根据不同的机器配置会有长有短，配置不错的话基本上十几秒内就能生效，有的配置需要一两分钟。如果生效了，执行rs.status()命令会看到如下信息：

{
            "set" : "testrs",
            "date" : ISODate("2013-01-05T02:44:43Z"),
            "myState" : 1,
            "members" : [
                    {
                            "_id" : 0,
                            "name" : "192.168.209.128:27004",
                            "health" : 1,
                            "state" : 1,
                            "stateStr" : "PRIMARY",
                            "uptime" : 200,
                            "optime" : Timestamp(1357285565000, 1),
                            "optimeDate" : ISODate("2017-12-22T07:46:05Z"),
                            "self" : true
                    },
                    {
                            "_id" : 1,
                            "name" : "192.168.209.128:27003",
                            "health" : 1,
                            "state" : 2,
                            "stateStr" : "SECONDARY",
                            "uptime" : 200,
                            "optime" : Timestamp(1357285565000, 1),
                            "optimeDate" : ISODate("2017-12-22T07:46:05Z"),
                            "lastHeartbeat" : ISODate("2017-12-22T02:44:42Z"),
                            "pingMs" : 0
                    },
                    {
                            "_id" : 2,
                            "name" : "192.168.209.128:27005",
                            "health" : 1,
                            "state" : 7,
                            "stateStr" : "ARBITER",
                            "uptime" : 200,
                            "lastHeartbeat" : ISODate("2017-12-22T02:44:42Z"),
                            "pingMs" : 0
                    }
            ],
            "ok" : 1
    }

如果配置正在生效，其中会包含如下信息：

"stateStr" : "STARTUP"

同时可以查看对应节点的日志，发现正在等待别的节点生效或者正在分配数据文件。

现在基本上已经完成了集群的所有搭建工作。至于测试工作，可以留给大家自己试试。一个是往主节点插入数据，能从备节点查到之前插入的数据（查询备节点可能会遇到某个问题，可以自己去网上查查看）。二是停掉主节点，备节点能变成主节点提供服务。三是恢复主节点，备节点也能恢复其备的角色，而不是继续充当主的角色。二和三都可以通过rs.status()命令实时查看集群的变化。

4、MongoDB数据分片

和Replica Set类似，都需要一个仲裁节点，但是Sharding还需要配置节点和路由节点。就三种集群搭建方式来说，这种是最复杂的。

4.1、配置数据节点

mkdir -p /opt/mongodb/shard/replset/replica1/data
mkdir -p /opt/mongodb/shard/replset/replica1/logs
mkdir -p /opt/mongodb/shard/replset/replica2/data
mkdir -p /opt/mongodb/shard/replset/replica2/logs
mkdir -p /opt/mongodb/shard/replset/replica3/data
mkdir -p /opt/mongodb/shard/replset/replica3/logs
vi /opt/mongodb/shard/replset/replica1/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/shard/replset/replica1/data
logpath=/opt/mongodb/shard/replset/replica1/logs/mongodb.log
logappend=true
fork=true
bind_ip=192.168.209.128
port=27001
replSet=shard001
shardsvr=true
vi /opt/mongodb/shard/replset/replica2/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/shard/replset/replica2/data
logpath=/opt/mongodb/shard/replset/replica2/logs/mongodb.log
logappend=true
fork=true
bind_ip=192.168.209.128
port=27002
replSet=shard001
shardsvr=true
vi /opt/mongodb/shard/replset/replica3/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/shard/replset/replica3/data
logpath=/opt/mongodb/shard/replset/replica3/logs/mongodb.log
logappend=true
fork=true
bind_ip=192.168.209.128
port=27003
replSet=shard001
shardsvr=true

4.2、启动数据节点

mongod -f /opt/mongodb/shard/replset/replica1/mongodb.cfg #192.168.209.128:27001
mongod -f /opt/mongodb/shard/replset/replica2/mongodb.cfg #192.168.209.128:27002
mongod -f /opt/mongodb/shard/replset/replica3/mongodb.cfg #192.168.209.128:27003

4.3、使数据节点集群生效

mongo 192.168.209.128:27001   #ip和port是某个节点的地址
cfg={_id:"shard001",members:[{_id:0,host:'192.168.209.128:27001'},{_id:1,host:'192.168.209.128:27002'},{_id:2,host:'192.168.209.128:27003'}]};
rs.initiate(cfg)  #使配置生效  

4.4、配置configsvr

mkdir -p /opt/mongodb/shard/configsvr/config1/data
mkdir -p /opt/mongodb/shard/configsvr/config1/logs
mkdir -p /opt/mongodb/shard/configsvr/config2/data
mkdir -p /opt/mongodb/shard/configsvr/config2/logs
mkdir -p /opt/mongodb/shard/configsvr/config3/data
mkdir -p /opt/mongodb/shard/configsvr/config3/logs
/opt/mongodb/shard/configsvr/config1/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/shard/configsvr/config1/data
configsvr=true
port=28001
fork=true
logpath=/opt/mongodb/shard/configsvr/config1/logs/mongodb.log
replSet=configrs
logappend=true
bind_ip=192.168.209.128
/opt/mongodb/shard/configsvr/config2/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/shard/configsvr/config2/data
configsvr=true
port=28002
fork=true
logpath=/opt/mongodb/shard/configsvr/config2/logs/mongodb.log
replSet=configrs
logappend=true
bind_ip=192.168.209.128
/opt/mongodb/shard/configsvr/config3/mongodb.cfg
dbpath=/opt/mongodb/shard/configsvr/config3/data
configsvr=true
port=28003
fork=true
logpath=/opt/mongodb/shard/configsvr/config3/logs/mongodb.log
replSet=configrs
logappend=true
bind_ip=192.168.209.128

4.5、启动configsvr节点

mongod -f /opt/mongodb/shard/configsvr/config1/mongodb.cfg #192.168.209.128:28001
mongod -f /opt/mongodb/shard/configsvr/config2/mongodb.cfg #192.168.209.128:28002
mongod -f /opt/mongodb/shard/configsvr/config3/mongodb.cfg #192.168.209.128:28003

4.6、使configsvr节点集群生效

mongo 192.168.209.128:28001   #ip和port是某个节点的地址
use admin  #先切换到admin
cfg={_id:"configrs",members:[{_id:0,host:'192.168.209.128:28001'},{_id:1,host:'192.168.209.128:28002'},{_id:2,host:'192.168.209.128:28003'}]};
rs.initiate(cfg)  #使配置生效  

配置路由节点

mkdir -p /opt/mongodb/shard/routesvr/logs
#注意:路由节点没有data文件夹
vi /opt/mongodb/shard/routesvr/mongodb.cfg
configdb=configrs/192.168.209.128:28001,192.168.209.128:28002,192.168.209.128:28003
port=30000
fork=true
logpath=/opt/mongodb/shard/routesvr/logs/mongodb.log
logappend=true
bind_ip=192.168.209.128

4.7.启动路由节点

./mongos -f /opt/mongodb/shard/routesvr/mongodb.cfg #192.168.209.128:30000

这里我们没有用配置文件的方式启动，其中的参数意义大家应该都明白。一般来说一个数据节点对应一个配置节点，仲裁节点则不需要对应的配置节点。注意在启动路由节点时，要将配置节点地址写入到启动命令里。

4.8.配置Replica Set

这里可能会有点奇怪为什么Sharding会需要配置Replica Set。其实想想也能明白，多个节点的数据肯定是相关联的，如果不配一个Replica Set，怎么标识是同一个集群的呢。这也是人家mongodb的规定，咱们还是遵守吧。配置方式和之前所说的一样，定一个cfg，然后初始化配置。

4.9.配置Sharding

mongo 192.168.209.128:30000   #这里必须连接路由节点
sh.addShard("shard001/192.168.209.128:27001");
sh.addShard("shard002/192.168.209.128:27017");
 #shard001、shard002表示replica set的名字 当把主节点添加到shard以后，会自动找到set里的主，备，决策节点
use testdb
sh.enableSharding("testdb")    #testdb is database name
sh.shardCollection("testdb.testcon",{"name":”hashed”})
db.collection.status()

第一个命令很容易理解，第二个命令是对需要进行Sharding的数据库进行配置，第三个命令是对需要进行Sharding的Collection进行配置，这里的testcon即为Collection的名字。另外还有个key，这个是比较关键的东西，对于查询效率会有很大的影响。

到这里Sharding也已经搭建完成了，以上只是最简单的搭建方式，其中某些配置仍然使用的是默认配置。如果设置不当，会导致效率异常低下，所以建议大家多看看官方文档再进行默认配置的修改。

以上三种集群搭建方式首选Replica Set，只有真的是大数据，Sharding才能显现威力，毕竟备节点同步数据是需要时间的。Sharding可以将多片数据集中到路由节点上进行一些对比，然后将数据返回给客户端，但是效率还是比较低的说。

我自己有测试过，不过具体的机器配置已经不记得了。Replica Set的ips在数据达到1400W条时基本能达到1000左右，而Sharding在300W时已经下降到500 IPS，两者的单位数据大小大概是10kb。大家在应用的时候还是多多做下性能测试，毕竟不像Redis有benchmark。

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