MongoDB3.6分片复制集群

概念

mongos

数据库集群请求的入口，所有的请求都通过mongos进行协调，不需要在应用程序添加一个路由选择器，mongos自己就是一个请求分发中心，它负责把对应的数据请求请求转发到对应的shard服务器上。在生产环境通常有多mongos作为请求的入口，防止其中一个挂掉所有的mongodb请求都没有办法操作。

config server

顾名思义为配置服务器，存储所有数据库元信息（路由、分片）的配置。mongos本身没有物理存储分片服务器和数据路由信息，只是缓存在内存里，配置服务器则实际存储这些数据。mongos第一次启动或者关掉重启就会从 config server 加载配置信息，以后如果配置服务器信息变化会通知到所有的 mongos 更新自己的状态，这样 mongos 就能继续准确路由。在生产环境通常有多个 config server 配置服务器，因为它存储了分片路由的元数据，防止数据丢失！

shard

分片（sharding）是指将数据库拆分，将其分散在不同的机器上的过程。将数据分散到不同的机器上，不需要功能强大的服务器就可以存储更多的数据和处理更大的负载。基本思想就是将集合切成小块，这些块分散到若干片里，每个片只负责总数据的一部分，最后通过一个均衡器来对各个分片进行均衡（数据迁移）。

replica set

中文翻译副本集，其实就是shard的备份，防止shard挂掉之后数据丢失。复制提供了数据的冗余备份，并在多个服务器上存储数据副本，提高了数据的可用性， 并可以保证数据的安全性。

仲裁者（Arbiter）

是复制集中的一个MongoDB实例，它并不保存数据。仲裁节点使用最小的资源并且不要求硬件设备，不能将Arbiter部署在同一个数据集节点中，可以部署在其他应用服务器或者监视服务器中，也可部署在单独的虚拟机中。为了确保复制集中有奇数的投票成员（包括primary），需要添加仲裁节点做为投票，否则primary不能运行时不会自动切换primary。

总结一下，应用请求mongos来操作mongodb的增删改查，配置服务器存储数据库元信息，并且和mongos做同步，数据最终存入在shard（分片）上，为了防止数据丢失同步在副本集中存储了一份，仲裁在数据存储到分片的时候决定存储到哪个节点。

环境准备

系统：cenos7.4

服务器： 10.10.16.52/53/54

mongodb包: mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.3.tgz

mongodb-16-52	mongodb-16-53	mongodb-16-54
mongos/20000	mongos/20000	mongos/20000
config server/21000	config server/21000	config server/21000
shard server1 主节点(27001)	shard server1 副节点(27001)	shard server1 仲裁(27001)
shard server2 仲裁(27002)	shard server2 主节点(27002)	shard server2 副节点(27002)
shard server3副节点(27003)	shard server1 仲裁(27003)	shard server3 主节点(27003)

集群搭建

安装mongodb

wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.3.tgz cd /usr/lcoal/
ln -sf mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.3/ mongodb

分别在每台机器建立conf、mongos、config、shard1、shard2、shard3六个目录，因为mongos不存储数据，只需要建立日志文件目录即可。

mkdir -p /data/mongodb/conf
mkdir -p /data/mongodb/mongos/log
mkdir -p /data/mongodb/config/data
mkdir -p /data/mongodb/config/log
mkdir -p /data/mongodb/shard1/data
mkdir -p /data/mongodb/shard1/log
mkdir -p /data/mongodb/shard2/data
mkdir -p /data/mongodb/shard2/log
mkdir -p /data/mongodb/shard3/data
mkdir -p /data/mongodb/shard3/log

添加用户、配置环境变量

useradd -M -u 8000 -s /sbin/nologin mongo
chown -R mongo.mongo /usr/local/mongodb
chown -R mongo.mongo /data/mongodb

config server 配置服务

添加配置文件

cat >> /data/mongodb/conf/config.conf << EOF
## 配置文件内容
pidfilepath = /data/mongodb/config/log/config-srv.pid
dbpath = /data/mongodb/config/data
logpath = /data/mongodb/config/log/config-srv.log
logappend = true

bind_ip = 0.0.0.0
port = 21000
fork = true

#declare this is a config db of a cluster;
configsvr = true

#副本集名称
replSet=configs

#设置最大连接数
maxConns=20000
EOF

systemd 启动脚本

cat >> /usr/lib/systemd/system/mongo-config.service << EOF
[Unit]

Description=mongodb-config
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target

[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongod -f /data/mongodb/conf/config.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/usr/local/mongodb/bin/mongod --shutdown -f /data/mongodb/conf/config.conf
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动三台服务器的config server

systemctl daemon-reload
systemctl start mongo-config
systemctl enable mongo-config

初始化副本集

登录任意一台配置服务器，初始化配置副本集

mongo --port 21000   //登陆

#config变量
config = {
...    _id : "configs",
...     members : [
...         {_id : 0, host : "10.10.16.52:21000" },
...         {_id : 1, host : "10.10.16.53:21000" },
...         {_id : 2, host : "10.10.16.54:21000" }
...     ]
... }

#初始化副本集
rs.initiate(config)
# 查看集群状态
rs.status()

其中，

_id :

,configs应与配置文件中配置的 replicaction.replSetName 一致，

members

中的

host

为三个节点的

ip

和

port

配置分片副本集(三台机器)

设置第一个分片副本集

配置文件

cat >> /data/mongodb/conf/shard1.conf << EOF
pidfilepath = /data/mongodb/shard1/log/shard1.pid
dbpath = /data/mongodb/shard1/data
logpath = /data/mongodb/shard1/log/shard1.log
logappend = true
journal = true
quiet = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27001
fork = true
#副本集名称
replSet=shard1

#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true

#设置最大连接数
maxConns=20000
EOF

systemd 启动脚本

cat >> /usr/lib/systemd/system/mongo-shard1.service << EOF
[Unit]

Description=mongodb-shard1
After= mongo-config.target network.target

[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongod -f /data/mongodb/conf/shard1.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/usr/local/mongodb/bin/mongod --shutdown -f /data/mongodb/conf/shard1.conf
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动三台服务器的shard1 server

systemctl daemon-reload
systemctl start mongo-shard1
systemctl enable mongo-shard1

初始化副本集

登录任意一台配置服务器，初始化配置副本集

mongo --port 27001
#使用admin数据库
use admin
#定义副本集配置，第三个节点的 "arbiterOnly":true 代表其为仲裁节点。不可为当前初始化设置的节点

config = {
...    _id : "shard1",
...     members : [
...         {_id : 0, host : "10.10.16.52:27001" },
...         {_id : 1, host : "10.10.16.53:27001" },
...         {_id : 2, host : "10.10.16.54:27001" , arbiterOnly: true }
...     ]
... }

#初始化副本集配置
rs.initiate(config);

rs.status()

设置第二个分片副本集

配置文件

cat >> /data/mongodb/conf/shard2.conf << EOF
pidfilepath = /data/mongodb/shard2/log/shard2.pid
dbpath = /data/mongodb/shard2/data
logpath = /data/mongodb/shard2/log/shard2.log
logappend = true
journal = true
quiet = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27002
fork = true
#副本集名称
replSet=shard2

#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true

#设置最大连接数
maxConns=20000
EOF

systemd 启动脚本

cat >> /usr/lib/systemd/system/mongo-shard2.service << EOF
[Unit]

Description=mongodb-shard2
After= mongo-config.target network.target

[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongod -f /data/mongodb/conf/shard2.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/usr/local/mongodb/bin/mongod --shutdown -f /data/mongodb/conf/shard2.conf
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动三台服务器的shard2 server

systemctl daemon-reload
systemctl start mongo-shard2
systemctl enable mongo-shard2

初始化副本集

登录任意一台配置服务器,任意选一台服务器（注意：不要选择即将要设置为仲裁节点的服务器）

mongo --port 27002
#使用admin数据库
use admin
#定义副本集配置，第三个节点的 "arbiterOnly":true 代表其为仲裁节点。不可为当前初始化设置的节点

config = {
...    _id : "shard2",
...     members : [
...         {_id : 0, host : "10.10.16.52:27002", arbiterOnly: true  },
...         {_id : 1, host : "10.10.16.53:27002" },
...         {_id : 2, host : "10.10.16.54:27002" }
...     ]
... }

#初始化副本集配置
rs.initiate(config);
rs.status()

设置第三个分片副本集

配置文件

cat >> /data/mongodb/conf/shard3.conf << EOF
pidfilepath = /data/mongodb/shard3/log/shard3.pid
dbpath = /data/mongodb/shard3/data
logpath = /data/mongodb/shard3/log/shard3.log
logappend = true
journal = true
quiet = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27003
fork = true
#副本集名称
replSet=shard3

#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true

#设置最大连接数
maxConns=20000
EOF

systemd 启动脚本

cat >> /usr/lib/systemd/system/mongo-shard3.service << EOF
[Unit]

Description=mongodb-shard3
After= mongo-config.target network.target

[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongod -f /data/mongodb/conf/shard3.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/usr/local/mongodb/bin/mongod --shutdown -f /data/mongodb/conf/shard3.conf
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动三台服务器的shard3 server

systemctl daemon-reload
systemctl start mongo-shard3
systemctl enable mongo-shard3

初始化副本集

登录任意一台配置服务器,任意选一台服务器（注意：不要选择即将要设置为仲裁节点的服务器）

mongo --port 27003

#使用admin数据库
use admin

#定义副本集配置，第三个节点的 "arbiterOnly":true 代表其为仲裁节点。不可为当前初始化设置的节点

config = {
...    _id : "shard3",
...     members : [
...         {_id : 0, host : "10.10.16.52:27003" },
...         {_id : 1, host : "10.10.16.53:27003",arbiterOnly: true },
...         {_id : 2, host : "10.10.16.54:27003" }
...     ]
... }

#初始化副本集配置
rs.initiate(config);
rs.status()

配置路由服务器 mongos

先启动配置服务器和分片服务器,后启动路由实例:（三台机器）

配置文件

cat >> /data/mongodb/conf/mongos.conf << EOF
pidfilepath = /data/mongodb/mongos/log/mongos.pid
logpath = /data/mongodb/mongos/log/mongos.log
logappend = true

bind_ip = 0.0.0.0
port = 20000
fork = true

#监听的配置服务器,只能有1个或者3个 configs为配置服务器的副本集名字
configdb = configs/10.10.16.52:21000,10.10.16.53:21000,10.10.16.54:21000

#设置最大连接数
maxConns=20000
EOF

systemd 启动脚本

cat >> /usr/lib/systemd/system/mongos.service << EOF
[Unit]
Description=Mongo Router Service
After=mongo-config.service

[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongos --config /data/mongodb/conf/mongos.conf
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

启动三台服务器的mongos server

systemctl daemon-reload
systemctl start mongos
systemctl enable mongos

启用分片

目前搭建了mongodb配置服务器、路由服务器，各个分片服务器，不过应用程序连接到mongos路由服务器并不能使用分片机制，还需要在程序里设置分片配置，让分片生效。

登陆任意一台mongos

mongo --port 20000
#使用admin数据库
use admin
#串联路由服务器与分配副本集
sh.addShard("shard1/10.10.16.52:27001,10.10.16.53:27001,10.10.16.54:27001")
sh.addShard("shard2/10.10.16.52:27002,10.10.16.53:27002,10.10.16.54:27002")
sh.addShard("shard3/10.10.16.52:27003,10.10.16.53:27003,10.10.16.54:27003")
#查看集群状态
sh.status()

sh.status()
--- Sharding Status ---
sharding version: {
"_id" : 1,
"minCompatibleVersion" : 5,
"currentVersion" : 6,
"clusterId" : ObjectId("5a9a97f70d2d5d358998988d")
}
shards:
{  "_id" : "shard1",  "host" : "shard1/10.10.16.52:27001,10.10.16.53:27001",  "state" : 1 }
{  "_id" : "shard2",  "host" : "shard2/10.10.16.53:27002,10.10.16.54:27002",  "state" : 1 }
{  "_id" : "shard3",  "host" : "shard3/10.10.16.52:27003,10.10.16.54:27003",  "state" : 1 }
active mongoses:
"3.6.3" : 3
autosplit:
Currently enabled: yes
balancer:
Currently enabled:  yes
Currently running:  no
Failed balancer rounds in last 5 attempts:  0
Migration Results for the last 24 hours:
No recent migrations
databases:
{  "_id" : "config",  "primary" : "config",  "partitioned" : true }

测试

目前配置服务、路由服务、分片服务、副本集服务都已经串联起来了，但我们的目的是希望插入数据，数据能够自动分片。连接在mongos上，准备让指定的数据库、指定的集合分片生效。

#指定testdb分片生效
db.runCommand( { enablesharding :"testdb"});
#指定数据库里需要分片的集合和片键
db.runCommand( { shardcollection : "testdb.table1",key : {id: 1} } )

我们设置testdb的 table1 表需要分片，根据 id 自动分片到 shard1 ，shard2，shard3 上面去。要这样设置是因为不是所有mongodb 的数据库和表 都需要分片！

测试分片配置结果

mongo 127.0.0.1 --port 20000
#使用testdb
use  testdb;
#插入测试数据
for(i=1;i<=1000;i++){db.table1.insert({"id":i,"name":"lovego"})};
# 总条数
db.table1.aggregate([{$group : {_id : "$name", totle : {$sum : 1}}}])
{ "_id" : "lovego", "totle" : 100000 }

#查看分片情况如下，
db.table1.stats();

维护

启动顺序

systemctl start mongo-config
systemctl start mongo-shard1
systemctl start mongo-shard2
systemctl start mongo-shard3
systemctl start mongos

关闭顺序

systemctl stop mongos
systemctl stop mongo-shard1
systemctl stop mongo-shard2
systemctl stop mongo-shard3
systemctl stop mongo-config

参考

https://cloud.tencent.com/developer/article/1034843

http://www.ityouknow.com/mongodb/2017/08/05/mongodb-cluster-setup.html

http://www.cnblogs.com/clsn/p/8214345.html