MongoDB学习以及集群搭建的实践全纪录

前言

最近一些变动，有一个老项目交由我们组负责维护，碰到这样的事情我的内心是崩溃的，但还得强颜欢笑，拍着胸脯说没问题。更悲哀的是，该项目中还使用了mongo，还是自己搭建的，没有交由DBA统一管理，无奈，只能赶鸭子上架，自己学习mongo了。

为什么使用集群架构？

主从：故障转移:无法实现,如果主机宕机，需要关闭slave并且按照master模式启动。无法解决单点故障 无法autofailover 不可以自动主从的切换

为了解决主从的问题，MongoDB3.0之后出现副本集，副本集解决了故障转移的问题，但是一个副本集中的数据是相同的，无法做到海量数据的存储。所以就需要一个架构去解决这个问题。也就是分片式集群。

一个健壮的简单的MongoDB集群的搭建需要十个服务进程（分开搭建需要十台服务器），这里在一台虚拟机上进行搭建。

关于MongoDB

mongodb的集群搭建方式主要有三种，主从模式，Replica set模式，sharding模式, 三种模式各有优劣，适用于不同的场合，属Replica set应用最为广泛，主从模式现在用的较少，sharding模式最为完备，但配置维护较为复杂。

而目前接手过来的项目所用的就是Replica set,所以也就主要了解了这个模式。官网介绍可以点击这里

其中Replica Set模式中三类角色有必要知道下：

主节点[Primary]

接收所有的写请求，然后把修改同步到所有Secondary。一个Replica Set只能有一个Primary节点，当Primary挂掉后，其他Secondary或者Arbiter节点会重新选举出来一个主节点。默认读请求也是发到Primary节点处理的，需要转发到Secondary需要客户端修改一下连接配置。

副本节点[Secondary]

与主节点保持同样的数据集。当主节点挂掉的时候，参与选主。

仲裁者[Arbiter]

不保有数据，不参与选主，只进行选主投票。使用Arbiter可以减轻数据存储的硬件需求，Arbiter跑起来几乎没什么大的硬件资源需求，但重要的一点是，在生产环境下它和其他数据节点不要部署在同一台机器上。

注意，一个自动failover的Replica Set节点数必须为奇数，目的是选主投票的时候要有一个大多数才能进行选主决策。

搭建集群

了解了基本概念之后，就开始尝试搭建集群，为了更好的理解，特意找了三台测试机进行部署。

前期准备

首先准备三台测试机：

 10.100.1.101 主节点(master)
 10.100.1.102 备节点(slave)
 10.100.1.103 仲裁点(arbiter)

然后就是mongo的安装包(由于线上用的是3.4.2的版本，所以保持统一)

curl -O https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-3.4.2.tgz

安装mongo

这里统一安装在/usr/local/mongodb下。

首先解压并重命名：

tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-3.0.6.tgz    
mv mongodb-linux-x86_64-3.4.2/ /usr/local/mongodb

然后在/mongodb下新建几个文件：

#存放mongo配置文件
mkdir -p conf 

#存放日志文件
mkdir -p logs 

#存放数据文件
mkdir -p data

这里需要注意下，配置文件中配置的文件路径一定要存在，不然在启动mongo时会出错，mongo启动时也不会自动生成。

接着分配创建配置文件：

主节点：mongodb_master.conf

#master.conf
dbpath=/usr/local/mongodb/data
logpath=/usr/local/mongodb/logs/mongodb.log
pidfilepath=/usr/local/mongodb/master.pid
directoryperdb=true
logappend=true
replSet=testdb
port=27017
oplogSize=100
fork=true
noprealloc=true

备份节点：vi mongodb_slave.conf

#slave.conf
dbpath=/usr/local/mongodb/data
logpath=/usr/local/mongodb/logs/mongodb.log
pidfilepath=/usr/local/mongodb/master.pid
directoryperdb=true
logappend=true
replSet=testdb
port=27017
oplogSize=100
fork=true
noprealloc=true

仲裁点: vi mongodb_arbiter.conf

#arbiter.conf
dbpath=/usr/local/mongodb/data
logpath=/usr/local/mongodb/logs/mongodb.log
pidfilepath=/usr/local/mongodb/master.pid
directoryperdb=true
logappend=true
replSet=testdb
port=27017
oplogSize=100
fork=true
noprealloc=true

在使用上只是最基本的配置，实际场景中可以根据自己的业务需求进行配置，其他参数供参考：

--quiet     # 安静输出
--port arg  # 指定服务端口号，默认端口27017
--bind_ip arg   # 绑定服务IP，若绑定127.0.0.1，则只能本机访问，不指定默认本地所有IP
--logpath arg   # 指定MongoDB日志文件，注意是指定文件不是目录
--logappend     # 使用追加的方式写日志
--pidfilepath arg   # PID File 的完整路径，如果没有设置，则没有PID文件
--keyFile arg   # 集群的私钥的完整路径，只对于Replica Set 架构有效
--unixSocketPrefix arg  # UNIX域套接字替代目录,(默认为 /tmp)
--fork  # 以守护进程的方式运行MongoDB，创建服务器进程
--auth  # 启用验证
--cpu   # 定期显示CPU的CPU利用率和iowait
--dbpath arg    # 指定数据库路径
--diaglog arg   # diaglog选项 0=off 1=W 2=R 3=both 7=W+some reads
--directoryperdb    # 设置每个数据库将被保存在一个单独的目录
--journal   # 启用日志选项，MongoDB的数据操作将会写入到journal文件夹的文件里
--journalOptions arg    # 启用日志诊断选项
--ipv6  # 启用IPv6选项
--jsonp     # 允许JSONP形式通过HTTP访问（有安全影响）
--maxConns arg  # 最大同时连接数 默认2000
--noauth    # 不启用验证
--nohttpinterface   # 关闭http接口，默认关闭27018端口访问
--noprealloc    # 禁用数据文件预分配(往往影响性能)
--noscripting   # 禁用脚本引擎
--notablescan   # 不允许表扫描
--nounixsocket  # 禁用Unix套接字监听
--nssize arg (=16)  # 设置信数据库.ns文件大小(MB)
--objcheck  # 在收到客户数据,检查的有效性，
--profile arg   # 档案参数 0=off 1=slow, 2=all
--quota     # 限制每个数据库的文件数，设置默认为8
--quotaFiles arg    # number of files allower per db, requires --quota
--rest  # 开启简单的rest API
--repair    # 修复所有数据库run repair on all dbs
--repairpath arg    # 修复库生成的文件的目录,默认为目录名称dbpath
--slowms arg (=100)     # value of slow for profile and console log
--smallfiles    # 使用较小的默认文件
--syncdelay arg (=60)   # 数据写入磁盘的时间秒数(0=never,不推荐)
--sysinfo   # 打印一些诊断系统信息
--upgrade   # 如果需要升级数据库
--fastsync  # 从一个dbpath里启用从库复制服务，该dbpath的数据库是主库的快照，可用于快速启用同步
--autoresync    # 如果从库与主库同步数据差得多，自动重新同步，
--oplogSize arg     # 设置oplog的大小(MB)
--master    # 主库模式
--slave     # 从库模式
--source arg    # 从库 端口号
--only arg  # 指定单一的数据库复制
--slavedelay arg    #设置从库同步主库的延迟时间

--replSet arg   # 设置副本集名称

--configsvr     # 声明这是一个集群的config服务,默认端口27019，默认目录/data/configdb
--shardsvr  # 声明这是一个集群的分片,默认端口27018
--noMoveParanoia    # 关闭偏执为moveChunk数据保存

节点配置完之后就可以启动mongo了，cd到bin目录下：

./mongod -f /etc/mongodb_master.conf
./mongod -f /etc/mongodb_slave.conf
./mongod -f /etc/mongodb_arbiter.conf

配置节点

最后，就需要配置主、备、仲裁节点了。首先我们选择一台服务器进行连接：

./mongo 10.100.1.101:27017 
>use admin 

然后进行配置：

cfg={ _id:"testdb", members:[ {_id:0,host:'10.100.1.101:27017',priority:2}, {_id:1,host:'10.100.1.102:27017',priority:1}, {_id:2,host:'10.100.1.103:27017',arbiterOnly:true}] };
rs.initiate(cfg) #生效配置

如果不出意外，配置正常生效，基本也就完成了，可以通过rs.status()命令查看相关信息。

到这里，你可以登录数据库测试下成果了，看下正常的数据库操作，主从是否同步了。测试的话这里就不再多说了。

数据备份与还原

简单搭建完集群之后，需要将原来的测试环境数据迁移过来，所以涉及到了mongo的备份与还原。

相对来说还是比较容易的，通过mongodump和mongorestore来实现：

./bin/mongodump -h 10.100.1.101 -d testdb -o .

# mongodump -h dbhost -d dbname -o dbdirectory
# -h:MongDB所在服务器地址，例如：127.0.0.1，当然也可以指定端口号：127.0.0.1:27017
# -d:需要备份的数据库实例，例如：test
# -o：备份的数据存放位置

./bin/mongorestore -h 10.100.1.102 -d testdb testdb

# mongorestore -h <:port> -d dbname 
# --host <:port>, -h <:port>：MongoDB所在服务器地址，默认为： localhost:27017
# --db , -d ：需要恢复的数据库实例
# --drop：恢复的时候，先删除当前数据，然后恢复备份的数据
# ：mongorestore 最后的一个参数，设置备份数据所在位置
# --dir：指定备份的目录,你不能同时指定  和 --dir 选项。

总结

到这里，对于mongo有了一定了解和认识，也基本掌握了搭建和迁移流程，面对三无（无开发，无文档，无注释）的老项目也有点底气了，剩下的时光就要在边看代码边吐槽的日子中渡过啦，想象就心累...