009.MongoDB分片群集部署

一前期准备

1.1 组件说明

MongoDB分片群集包含以下组件：

shard：每个分片是分片数据的子集。从MongoDB 3.6开始，必须将分片部署为副本集。

mongos：mongos充当查询路由器，提供客户端应用程序和分片集群之间的接口。

config servers：配置服务器存储群集的元数据和配置设置。从MongoDB 3.4开始，必须将配置服务器部署为副本集（CSRS）。

注意：mongos不需创建复制集，config不需指定主副节点及仲裁节点，但是要创建复制集。

1.2 组件规划

本实验基于生产环境考虑，组件规划如下：

将Config Server部署为3成员副本集；

将每个Shard部署为3成员副本集，总共部署三个shard；

部署两个mongos路由器。

提示：部署多个mongos路由器支持高可用性和可伸缩性。常见的模式是mongos在每个应用程序服务器上放置一个，可以减少应用程序和路由器之间的网络延迟。

也可以将mongos路由器放在专用主机上，通过用于大型规模部署。因为它将客户端应用程序服务器的数量与mongos实例数量分离。这样可以更好地控制mongod实例所服务的连接数。

注意：mongos路由器部署的数量没有限制。但是，由于mongos路由器经常与Config Server通信，因此在增加路由器数量时会密切监视配置服务器性能。如果发现性能下降，那么可以适当限制mongos路由器部署的数量。

MongoDB角色	服务器一 mongo01	服务器二 mongo02	服务器三 mongo03	服务器四 mongo04	服务器五 mongo05
mongos				172.24.8.74:27017	172.24.8.75:27017
config server	172.24.8.71:20001 主节点	172.24.8.72:20001 副节点	172.24.8.73:20001 仲裁节点
shard server 1	172.24.8.71:20002 主节点	172.24.8.72:20002 副节点	172.24.8.73:20002 仲裁节点
shard server 2	172.24.8.71:20003 仲裁节点	172.24.8.72:20003 主节点	172.24.8.73:20003 副节点
shard server 3	172.24.8.71:20004 副节点	172.24.8.72:20004 仲裁节点	172.24.8.73:20004 主节点

提示：为保证高可用，任何一台物理服务器不应该存在多个主。

1.3 其他准备

NTP同步；

关闭SELinux；

关闭防火墙或放通相应规则；

添加如下解析至所有节点：

  1 [root@localhost ~]# vi /etc/hosts		#追加如下解析
  2 172.24.8.71 mongo01
  3 172.24.8.72 mongo02
  4 172.24.8.73 mongo03
  5 172.24.8.74 mongo04
  6 172.24.8.75 mongo05

二 MongoDB安装

2.1 下载tar包

  1 [root@mongo01 ~]# yum -y install libcurl openssl			#安装依赖包
  2 [root@mongo01 ~]# wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.0.9.tgz

2.2 解压MongoDB包

  1 [root@mongo01 ~]# tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.0.9.tgz
  2 [root@mongo01 ~]# mv mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.0.9 /usr/local/mongodb
  3 [root@mongo01 ~]# useradd mongod -s /bin/false -c mongod
  4 [root@mongo01 ~]# chown -R mongod:mongod /usr/local/mongodb/

2.3 添加PATH路径

  1 [root@mongo01 ~]# echo "export PATH=/usr/local/mongodb/bin::$PATH" >> .bashrc

提示：2.1——2.3需要在所有节点进行操作。

2.4 配置key

  1 [root@mongo01 ~]# mkdir -p /etc/mongo
  2 [root@mongo01 ~]# openssl rand -base64 100 > /etc/mongo/mongo.key
  3 [root@mongo01 ~]# chown -R mongod:mongod /etc/mongo
  4 [root@mongo01 ~]# chmod 600 /etc/mongo/mongo.key
  5 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo root@mongo02:/etc/
  6 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo root@mongo03:/etc/
  7 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo root@mongo04:/etc/
  8 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo root@mongo05:/etc/
  9 [root@mongo02 ~]# chown -R mongod:mongod /etc/mongo
 10 [root@mongo03 ~]# chown -R mongod:mongod /etc/mongo
 11 [root@mongo04 ~]# chown -R mongod:mongod /etc/mongo
 12 [root@mongo05 ~]# chown -R mongod:mongod /etc/mongo

2.5 创建MongoDB相关目录

  1 [root@mongo01 ~]# mkdir -p /var/log/mongodb		#日志目录
  2 [root@mongo01 ~]# mkdir -p /var/run/mongodb		#pid目录
  3 [root@mongo01 ~]# mkdir -p /var/lib/mongodb/config		#config server存储目录
  4 [root@mongo01 ~]# mkdir -p /var/lib/mongodb/shard{1,2,3}	#shard server存储目录
  5 [root@mongo01 ~]# chown -R mongod:mongod /var/log/mongodb
  6 [root@mongo01 ~]# chown -R mongod:mongod /var/run/mongodb
  7 [root@mongo01 ~]# chown -R mongod:mongod /var/lib/mongodb

注意：通过下载tar包形式安装，未创建默认的MongoDB目录及用户，需要如上所示手动创建并授权即可。

以上操作需要在mongo01、mongo02、mongo03，即所有config server节点操作。

三配置config server

3.1 服务器一配置

  1 [root@mongo01 ~]# cat << EOF > /etc/mongo/config.conf
  2 systemLog:
  3   destination: file
  4   logAppend: true
  5   path: /var/log/mongodb/config.log
  6 
  7 storage:
  8   dbPath: /var/lib/mongodb/config
  9   journal:
 10     enabled: true
 11   wiredTiger:
 12     engineConfig:
 13       directoryForIndexes: true
 14 
 15 processManagement:
 16   fork: true
 17   pidFilePath: /var/run/mongodb/config.pid
 18   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
 19 
 20 net:
 21   port: 20001
 22   bindIp: 0.0.0.0
 23   maxIncomingConnections: 500
 24 
 25 security:
 26   keyFile: /etc/mongo/mongo.key
 27   authorization: enabled
 28 
 29 replication:
 30   replSetName: configs
 31 
 32 sharding:
 33   clusterRole: configsvr
 34 EOF
 35 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo/config.conf root@mongo02:/etc/mongo/config.conf
 36 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo/config.conf root@mongo03:/etc/mongo/config.conf

3.2 启动mongod

  1 [root@mongo01 ~]# mongod --config /etc/mongo/config.conf
  2 [root@mongo02 ~]# mongod --config /etc/mongo/config.conf
  3 [root@mongo03 ~]# mongod --config /etc/mongo/config.conf

3.3 初始化configsrv副本集群

  1 [root@mongodb01 ~]# mongo --port 20001
  2 > config = { _id: "configs", members: [
  3 {_id: 0, host: "172.24.8.71:20001"},
  4 {_id: 1, host: "172.24.8.72:20001"},
  5 {_id: 2, host: "172.24.8.73:20001"}]
  6 }

参数解释：

"_id": 副本集的名称

"members": 副本集的服务器列表

"_id": 服务器的唯一ID

"host": 服务器主机

"priority": 是优先级，默认为1，优先级0为被动节点，不能成为活跃节点。优先级不为0则按照有大到小选出活跃节点。

"arbiterOnly": 仲裁节点，只参与投票，不接收数据，也不能成为活跃节点。

3.4 初始化副本集

  1 > rs.initiate(config)			#初始化集群
  2 my_rep1:PRIMARY> rs.status()		#查看集群状态

四配置shard server 1

4.1 服务器一配置

  1 [root@mongo01 ~]# cat << EOF > /etc/mongo/shard1.conf
  2 systemLog:
  3   destination: file
  4   logAppend: true
  5   path: /var/log/mongodb/shard1.log
  6 
  7 storage:
  8   dbPath: /var/lib/mongodb/shard1
  9   journal:
 10     enabled: true
 11   wiredTiger:
 12     engineConfig:
 13       directoryForIndexes: true
 14 
 15 processManagement:
 16   fork: true
 17   pidFilePath: /var/run/mongodb/shard1.pid
 18   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
 19 
 20 net:
 21   port: 20002
 22   bindIp: 0.0.0.0
 23   maxIncomingConnections: 500
 24 
 25 security:
 26   keyFile: /etc/mongo/mongo.key
 27   authorization: enabled
 28 
 29 replication:
 30   replSetName: shard1
 31 
 32 sharding:
 33   clusterRole: shardsvr
 34 EOF
 35 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo/shard1.conf root@mongo02:/etc/mongo/shard1.conf
 36 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo/shard1.conf root@mongo03:/etc/mongo/shard1.conf

4.2 启动mongod

  1 [root@mongo01 ~]# mongod --config /etc/mongo/shard1.conf
  2 [root@mongo02 ~]# mongod --config /etc/mongo/shard1.conf
  3 [root@mongo03 ~]# mongod --config /etc/mongo/shard1.conf

4.3 初始化configsrv副本集群

  1 [root@mongodb01 ~]# mongo --port 20002
  2 > config = { _id: "shard1", members: [
  3 {_id: 0, host: "172.24.8.71:20002",priority:2},
  4 {_id: 1, host: "172.24.8.72:20002",priority:1},
  5 {_id: 2, host: "172.24.8.73:20002",arbiterOnly:true}]
  6 }

4.4 初始化副本集

  1 > rs.initiate(config)			#初始化集群
  2 my_rep1:PRIMARY> rs.status()		#查看集群状态

五配置shard server 2

5.1 服务器一配置

  1 [root@mongo01 ~]# cat << EOF > /etc/mongo/shard2.conf
  2 systemLog:
  3   destination: file
  4   logAppend: true
  5   path: /var/log/mongodb/shard2.log
  6 
  7 storage:
  8   dbPath: /var/lib/mongodb/shard2
  9   journal:
 10     enabled: true
 11   wiredTiger:
 12     engineConfig:
 13       directoryForIndexes: true
 14 
 15 processManagement:
 16   fork: true
 17   pidFilePath: /var/run/mongodb/shard2.pid
 18   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
 19 
 20 net:
 21   port: 20003
 22   bindIp: 0.0.0.0
 23   maxIncomingConnections: 500
 24 
 25 security:
 26   keyFile: /etc/mongo/mongo.key
 27   authorization: enabled
 28 
 29 replication:
 30   replSetName: shard2
 31 
 32 sharding:
 33   clusterRole: shardsvr
 34 EOF
 35 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo/shard2.conf root@mongo02:/etc/mongo/shard2.conf
 36 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo/shard2.conf root@mongo03:/etc/mongo/shard2.conf

5.2 启动mongod

  1 [root@mongo01 ~]# mongod --config /etc/mongo/shard2.conf
  2 [root@mongo02 ~]# mongod --config /etc/mongo/shard2.conf
  3 [root@mongo03 ~]# mongod --config /etc/mongo/shard2.conf

5.3 初始化configsrv副本集群

  1 [root@mongodb02 ~]# mongo --port 20003
  2 > config = { _id: "shard2", members: [
  3 {_id: 0, host: "172.24.8.71:20003",arbiterOnly:true},
  4 {_id: 1, host: "172.24.8.72:20003",priority:2},
  5 {_id: 2, host: "172.24.8.73:20003",priority:1}]
  6 }

提示：如果选择在预先规划为仲裁节点的服务器上创建复制集会报错，需要在非仲裁节点创建。

5.4 初始化副本集

  1 > rs.initiate(config)			#初始化集群
  2 my_rep1:PRIMARY> rs.status()		#查看集群状态

六配置shard server 3

6.1 服务器一配置

  1 [root@mongo01 ~]# cat << EOF > /etc/mongo/shard3.conf
  2 systemLog:
  3   destination: file
  4   logAppend: true
  5   path: /var/log/mongodb/shard3.log
  6 
  7 storage:
  8   dbPath: /var/lib/mongodb/shard3
  9   journal:
 10     enabled: true
 11   wiredTiger:
 12     engineConfig:
 13       directoryForIndexes: true
 14 
 15 processManagement:
 16   fork: true
 17   pidFilePath: /var/run/mongodb/shard3.pid
 18   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
 19 
 20 net:
 21   port: 20004
 22   bindIp: 0.0.0.0
 23   maxIncomingConnections: 500
 24 
 25 security:
 26   keyFile: /etc/mongo/mongo.key
 27   authorization: enabled
 28 
 29 replication:
 30   replSetName: shard3
 31 
 32 sharding:
 33   clusterRole: shardsvr
 34 EOF
 35 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo/shard3.conf root@mongo02:/etc/mongo/shard3.conf
 36 [root@mongo01 ~]# scp -r /etc/mongo/shard3.conf root@mongo03:/etc/mongo/shard3.conf

6.2 启动mongod

  1 [root@mongo01 ~]# mongod --config /etc/mongo/shard3.conf
  2 [root@mongo02 ~]# mongod --config /etc/mongo/shard3.conf
  3 [root@mongo03 ~]# mongod --config /etc/mongo/shard3.conf

6.3 初始化configsrv副本集群

  1 [root@mongodb01 ~]# mongo --port 20004
  2 > config = { _id: "shard3", members: [
  3 {_id: 0, host: "172.24.8.71:20004",priority:1},
  4 {_id: 1, host: "172.24.8.72:20004",arbiterOnly:true},
  5 {_id: 2, host: "172.24.8.73:20004",priority:2}]
  6 }

提示：如果选择在预先规划为仲裁节点的服务器上创建复制集会报错，需要在非仲裁节点创建。

6.4 初始化副本集

  1 > rs.initiate(config)			#初始化集群
  2 my_rep1:PRIMARY> rs.status()		#查看集群状态

七配置mongos路由节点

7.1 创建MongoDB相关目录

  1 [root@mongo04 ~]# mkdir -p /var/log/mongodb		#日志目录
  2 [root@mongo04 ~]# mkdir -p /var/run/mongodb		#pid目录
  3 [root@mongo04 ~]# chown -R mongod:mongod /var/log/mongodb
  4 [root@mongo04 ~]# chown -R mongod:mongod /var/run/mongodb

注意：通过下载tar包形式安装，未创建默认的MongoDB目录及用户，需要如上所示手动创建并授权即可。

以上操作需要在mongo04、mongo05即所有mongos server节点操作。

7.2 服务器四配置

  1 [root@mongo04 ~]# cat << EOF > /etc/mongo/mongos.conf
  2 systemLog:
  3   destination: file
  4   logAppend: true
  5   path: /var/log/mongodb/mongos.log
  6 
  7 processManagement:
  8   fork: true
  9   pidFilePath: /var/run/mongodb/mongos.pid
 10   timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
 11 
 12 net:
 13   port: 27017
 14   bindIp: 0.0.0.0
 15   maxIncomingConnections: 2000
 16 
 17 security:
 18   keyFile: /etc/mongo/mongo.key
 19 #  authorization: enabled
 20 
 21 sharding:
 22   configDB: configs/172.24.8.71:20001,172.24.8.72:20001,172.24.8.73:20001
 23 EOF
 24 [root@mongo04 ~]# scp -r /etc/mongo/mongos.conf root@mongo05:/etc/mongo/mongos.conf

7.3 启动mongos

  1 [root@mongo04 ~]# mongos --config /etc/mongo/mongos.conf
  2 [root@mongo05 ~]# mongos --config /etc/mongo/mongos.conf

7.4 创建管理员用户

  1 [root@mongodb04 ~]# mongo --port 27017
  2 mongos> use admin				#进入admin数据库
  3 mongos> db.createUser({ user: "admin", pwd: "admin", roles: [{ role: "_system", db: "admin" }] })
  4 mongos> db.createUser({"user":"root","pwd":"root","roles":["root"]})
  5 mongos> db.auth("admin", "admin")		#验证创建结果
  6 1

提示：以上为建议项，建议创建一个管理员用于内部管理MongoDB。

mongodb中的用户是基于身份role的，该管理员账户的 role是 userAdminAnyDatabase。 ‘userAdmin’代表用户管理身份，’AnyDatabase’ 代表可以管理任何数据库。

db.auth()可以验证用户。

  1 mongos> db.getUsers()
  2 mongos> db.system.users.find().pretty()		#查看全局所有账户

提示：mongo shell 可通过.pretty() 对输出进行JSON格式化，以便提高输出的可读性。

八开启分片功能

8.1 启用分片功能

  1 [root@mongo04 ~]# mongo --port 27017 -u admin -p admin
  2 mongos> use amdin
  3 mongos> sh.addShard("shard1/172.24.8.71:20002,172.24.8.72:20002,172.24.8.73:20002")
  4 mongos> sh.addShard("shard2/172.24.8.71:20003,172.24.8.72:20003,172.24.8.73:20003")

  1 mongos> sh.status()		#查看分片集群状态

8.2 设置分片chunk大小

  1 mongos> use config
  2 mongos> db.settings.save({"_id":"chunksize","value":1})		#设置分片大小为1M便于测试

8.3 模拟数据写入

  1 mongos> use mydb				#创建用于模拟的数据库
  2 mongos> for(i=1;i<=50000;i++){db.user.insert({"id":i,"name":"jack"+i})}
  3 #模拟写入5W条数据到user集合
  4 WriteResult({ "nInserted" : 1 })		#输出

8.4 启用数据库分片

  1 mongos> sh.enableSharding("mydb")

8.5 创建索引

  1 mongos> db.user.createIndex({"id": 1})

8.6 启用表分片

  1 mongos> sh.shardCollection("mydb.user",{"id": 1})

8.7 查看分片情况

  1 mongos> sh.status()

8.8 手动添加第三个分片

  1 mongos> sh.addShard("shard3/172.24.8.71:20004,172.24.8.72:20004,172.24.8.73:20004")

8.9 再次观察分片情况

  1 mongos> sh.status()

提示：当分片有变动时，服务器会对数据进行重新分片（均衡），当你再次移除一个分片服务器，此时又会对数据再次进行分片处理。