mongodb分布式集群架构

Posted 2021-05-01 互联网后端架构

一、关于mongodb

MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库。由C++语言编写。旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。 MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当***能最丰富，最像关系数据库的。他支持的数据结构非常松散，是类似json的bjson格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。Mongo最大的特点是他支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。

二、mongodb分布式应用原理

MongoDB集群包括一定数量的mongod（分片存储数据）、mongos（路由处理）、config server（配置节点）、clients（客户端）、arbiter（仲裁节点：为了选举某个分片存储数据节点那台为主节点）。

1、shards：一个shard为一组mongod，通常一组为两台，主从或互为主从，这一组mongod中的数据时相同的，具体可见《mongodb分布式之数据复制》。数据分割按有序分割方式，每个分片上的数据为某一范围的数据块，故可支持指定分片的范围查询，这同google的BigTable 类似。数据块有指定的最大容量，一旦某个数据块的容量增长到最大容量时，这个数据块会切分成为两块；当分片的数据过多时，数据块将被迁移到系统的其他分片中。另外，新的分片加入时，数据块也会迁移。 

  

2、mongos：可以有多个，相当于一个控制中心，负责路由和协调操作，使得集群像一个整体的系统。mongos可以运行在任何一台服务器上，有些选择放在shards服务器上，也有放在client 服务器上的。mongos启动时需要从config servers上获取基本信息，然后接受client端的请求，路由到shards服务器上，然后整理返回的结果发回给client服务器。 

  

3、config server：存储集群的信息，包括分片和块数据信息。主要存储块数据信息，每个config server上都有一份所有块数据信息的拷贝，以保证每台config server上的数据的一致性。 

  

4、shard key：为了分割数据集，需要制定分片key的格式，类似于用于索引的key格式，通常由一个或多个字段组成以分发数据，比如： 

  

{ name : 1 } 

{ _id : 1 } 

{ lastname : 1, firstname : 1 } 

{ tag : 1, timestamp : -1 } 

  

mongoDB的分片为有序存储(1为升序，-1为降序)，shard key相邻的数据通常会存在同一台服务

（数据块）上。 

三、mongodb分布式部署方式

服务器部署可以有多种方式。首先，每台config server、mongos、mongod都可以是单独的服务器，但这样会导致某些服务器的浪费，比如config server。下图为物理机共享的集群部署，不需要额外加机器。

 

当然也有其他的方案，比如把mongos部署在所有的mongod（server1-6）上，又或者在每个运用服务器（server7）上部署mongos。这样部署有个好处在于，appserver和mongos之间的通信建立在localhost interface上，减少了通信成本。当然，此乃官方说法，但本人有想法，尽管减少了appserver和mongos之间的通信成本，但mongos与mongod之间的通信成本却增加了，而且把mongos部署在appserver上并不是很利于sa管理，mongoDB应该是一个相对独立的系统，与应用的耦合度应该尽量降到最低，万一应用想要换数据库，也能多少减少些工作量。

 

四、mongodb分布式的安装

1、下载

wget http://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-2.0.4.tgz

2、安装

tar zxvf mongodb-linux-2.0.4.tgz 

cp -fr mongodb-linux-*2.0.4/* /data/mongodb/ 

mkdir -p /data/mongodb/data/                                     #创建数据存储目录 

mkdir -p /data/mongodb/log/                                      #创建日志存储目录 

mkdir -p /data/mongodb/config/                                   #创建配置存储目录 

mkdir -p /data/mongodb/arbiter/                                  #创建仲裁节点存储目录 

3、单机模式以及个参数说明

mongod --fork --bind_ip 127.0.0.1 --port 11811 --dbpath /data0/mongodb/data --directoryperdb --logpath /data0/mongodb/log/db1.log --logappend  --nohttpinterface 

netstat -ntlp|grep mongod 

 

 简单的参数说明： 

–logpath 日志文件路径 

–master 指定为主机器 

–slave 指定为从机器 

–pologSize 指定日志文件大小不超过64M.因为resync是非常操作量大且耗时，最好通过设置一个足够大的oplogSize来避免resync(默认的 oplog大小是空闲磁盘大小的5%)。 

–logappend 日志文件末尾添加 

–port 启用端口号 

–fork 在后台运行 

–only 指定只复制哪一个数据库 

–slavedelay 指从复制检测的时间间隔 

–auth 是否需要验证权限登录(用户名和密码) 

–noauth 不需要验证权限登录(用户名和密码) 

五、集群模式mongos,mongod,configsvr

1.Shard分片-- 

第一组分片  

192.168.200.226:     

/data/mongodb/bin/mongod --replSet rep1 --fork --port 11813 --maxConns 65535 --dbpath /data/mongodb/data --directoryperdb --logpath /data/mongodb/log/db.log --logappend --nohttpinterface 

#启动rep1分片的一个数据节点

/data/mongodb/bin/mongos --configdb 192.168.201.226:11812 --port 11811 --fork --chunkSize 256 --logpath /data/mongodb/log/ms.log  #启动路由节点，读取201.226上的配置节点的配置文件，（在配置节点启动后启动）

/data/mongodb/bin/mongod --replSet rep1 --fork --port 11814 --dbpath /data/mongodb/arbiter --directoryperdb --logpath /data/mongodb/log/arbiter.log --logappend --nohttpinterface 

#启动分片的仲裁节点

  

192.168.201.226:     

/data/mongodb/bin/mongod --replSet rep1 --fork --port 11813 --maxConns 65535 --dbpath /data/mongodb/data --directoryperdb --logpath /data/mongodb/log/db.log --logappend --nohttpinterface

 #启动rep1分片的第二个数据节点

/data/mongodb/bin/mongos --configdb 192.168.201.226:11812 --port 11811 --fork --chunkSize 256 --logpath /data/mongodb/log/ms.log 

#启动第二个路由节点 （在配置节点启动后启动）

  

2.ConfigServer--- 

#启动config server  

    192.168.201.226:     

        /data/mongodb/bin/mongod --configsvr --dbpath /data/mongodb/config --port 11812 --fork --logpath /data/mongodb/log/mc.log 

   #启动配置节点，注意配置节点应该优先启动，不然路由节点读取不到配置节点信息则会启动失败。

3.Mongos路由--- 

    #启动mongos，指定config server, chunkSize 256M 

    192.168.201.226: 

        /data/mongodb/bin/mongos --configdb 192.168.201.226:11812 --port 11811 --fork --chunkSize 256 --logpath /data/mongodb/log/ms.log 

#启动路由节点

由于机器有限，只配置了一个shard分片，该分片里有2个节点，新增加分片只需对应改replSet 名称即可。

4.配置replSet: 连接任一mongod members 

mongo 192.168.201.226:11813 

config = {_id: 'rep1', members: [ 

{_id: 0, host: '192.168.200.226:11813', priority: 2},                     #priority 为定义优先级，默认为1，高优先级会被认为是主节点优先启用。 

{_id: 1, host: '192.168.201.226:11813'}, 

{_id: 2, host: '192.168.200.226:11814', arbiterOnly: true}] 

} 

    rs.initiate(config); 

    rs.status() 

 

5.连接mongos增加shard 80G 

    mongo 192.168.201.226:11811/admin 

    show dbs 

    use admin 

    db.runCommand({addshard:'rep1/192.168.201.226:11813,192.168.200.226:11813',maxsize:81920}) 

    db.runCommand({listshards:1}) 

 

6.连接mongos增加创建test库和c1集合，并测试 

 

    mongo 192.168.201.226:11811/admin 

    db.runCommand({enablesharding:'test'}) 

    printShardingStatus() 

    db.runCommand({shardcollection:'test.auto_increment_id', key:{_id:1}, unique : true}) 

    db.runCommand({shardcollection:'test.c1', key:{_id:1}, unique : true}) 

    for (var i = 1; i <= 100; i++)db.c1.save({id:i,value1:"1234567890",value2:"1234567890",value3:"1234567890",value4:"1234567890"}) 

    db.c1.stats() 

  

db.createCollection("cap_coll", {capped:true, size:100000, max:100}); 

db.mycoll.validate(); 

 

7.检查： 

db.printCollectionStats()

 

8.管理: 

mongo 127.0.0.1:11811

show dbs

use admin

show collections

db.serverStatus()

db.shutdownServer()

exit

 

9.索引： 

db.product_data.ensureIndex({data_id: 1}, {unique: true,dropDups: true}); #创建索引   

db.product_data.dropIndexes();  #删除索引