MongoDB分片搭建

Posted 2021-02-12 genghenggao

在搭建集群之前，需要首先了解几个概念：路由，分片、副本集、配置服务器等。

从图中可以看到有四个组件：mongos、config server、shard、replica set。

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。

简单了解之后，我们可以这样总结一下，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。

MongoDB安装

安装：参考我前一篇博客：MongoDB安装。

ubuntu18.04中MongoDB3.6.3相关说明

mongodb默认服务名为： mongod

mongodb默认的数据文件目录为： /var/lib/mongodb

mongodb默认的日志文件目录为： /var/log/mongodb

mongodb默认的配置文件为： /etc/mongod.conf

mongodb默认的端口为：27017

配置文件可指定日志(systemLog.path)和数据文件目录(storage.dbPath)， 以及端口等。

mongodb默认的运行日志文件： /var/log/mongodb/mongod.log

简介

操作系统：Ubuntu18.04 

版本号：MongoDB3.6.3

测试机器三台（IP）：　192.168.0.100

　　　　　　　　　　　192.168.0.101

　　　　　　　　　　　192.168.0.102

注意关闭防火墙

systemctl stop firewalld.service 

MongoDB分片搭建

服务器规划

192.168.0.100	192.168.0.101	192.168.0.102
mongos	mongos	mongos
config server	config server	config server
shard1（主）	shard1（从）	shard1（仲裁）
shard2（仲裁）	shard2（主）	shard2（从）
shard3（从）	shard3（仲裁）	shard3（主）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

端口分配

Mongos：20000

Config：21000

Shard1：27001

Shard2：27002

Shard3：27003

创建目录

分别在每台机器建立Config，Mongos，配置，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 /usr/local/mongodb/conf \\
mkdir -p /usr/local/mongodb/mongos/log \\
mkdir -p /usr/local/mongodb/config/data \\
mkdir -p /usr/local/mongodb/config/log \\
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard1/data \\
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard1/log \\
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard2/data \\
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard2/log \\
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard3/data \\
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard3/log

 

配置环境变量

终端输入

vi /etc/profile

添加如下信息

# MongoDB 环境变量内容
export MONGODB_HOME=/usr/local/mongodb
export PATH=$MONGODB_HOME/bin:$PATH

使立即生效

source /etc/profile

config server配置服务器

(三台机器)添加配置文件

终端输入

vi /usr/local/mongodb/conf/config.conf

添加如下配置信息

## 配置文件内容
pidfilepath = /usr/local/mongodb/config/log/configsrv.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/config/data
logpath = /usr/local/mongodb/config/log/congigsrv.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

启动三台服务器的config server

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/config.conf

登录任意一台配置服务器，初始化配置副本集，连接 MongoDB

mongo --port 21000

config 变量

config = {
　　_id : "configs",
　　members : [
　　{_id : 0, host : "192.168.0.100:21000" },
　　{_id : 1, host : "192.168.0.101:21000" },
　　{_id : 2, host : "192.168.0.102:21000" }
　　]
　　}

初始化副本集

rs.initiate(config)

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

查询状态

rs.status()

配置分片副本集

(三台机器)设置第一个分片副本集

终端输入

vi /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf

添加如下配置信息

#配置文件内容
#——————————————–
pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard1/log/shard1.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/shard1/data
logpath = /usr/local/mongodb/shard1/log/shard1.log
logappend = 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

启动三台服务器的shard1 server

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf

登陆任意一台服务器，初始化副本集(除了192.168.0.102，因为这是仲裁节点)

连接 MongoDB

mongo --port 27001

使用admin数据库

use admin

定义副本集配置

config = { 
_id : "shard1", 
members : [ 
{_id : 0, host : "192.168.0.100:27001" }, 
{_id : 1, host : "192.168.0.101:27001" }, 
{_id : 2, host : "192.168.0.102:27001" , arbiterOnly: true } 
] 
}

初始化副本集配置

rs.initiate(config)

(三台机器)设置第二个分片副本集

终端输入

vi /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf

添加如下配置信息

#配置文件内容
#——————————————–
pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard2/log/shard2.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/shard2/data
logpath = /usr/local/mongodb/shard2/log/shard2.log
logappend = 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

启动三台服务器的shard2 server

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf

连接 MongoDB

mongo --port 27002

使用admin数据库

use admin

定义副本集配置

config = {
    _id : "shard2",
     members : [
         {_id : 0, host : "192.168.0.100:27002"  , arbiterOnly: true },
         {_id : 1, host : "192.168.0.101:27002" },
         {_id : 2, host : "192.168.0.102:27002" }
     ]
 }

初始化副本集配置

rs.initiate(config)

(三台机器)设置第三个分片副本集

终端输入

vi /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf

添加如下配置信息

#配置文件内容
#——————————————–
pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard3/log/shard3.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/shard3/data
logpath = /usr/local/mongodb/shard3/log/shard3.log
logappend = 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

启动三台服务器的shard3 server

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf

连接 MongoDB

mongo --port 27003

使用admin数据库

use admin

定义副本集配置

config = {
    _id : "shard3",
     members : [
         {_id : 0, host : "192.168.0.100:27003" },
         {_id : 1, host : "192.168.0.101:27003" , arbiterOnly: true},
         {_id : 2, host : "192.168.0.102:27003" }
     ]
 }

初始化副本集配置

rs.initiate(config)

配置路由服务器 mongos

（三台机器）先启动配置服务器和分片服务器,后启动路由实例启动路由实例:

终端输入

vi /usr/local/mongodb/conf/mongos.conf

添加如下配置信息

#内容
pidfilepath = /usr/local/mongodb/mongos/log/mongos.pid
logpath = /usr/local/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/192.168.0.100:21000,192.168.0.101:21000,192.168.0.102:21000
 
#设置最大连接数
maxConns = 20000

启动三台服务器的mongos server

mongos -f /usr/local/mongodb/conf/mongos.conf

串联路由服务器

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("shard1/192.168.0.100:27001,192.168.0.101:27001,192.168.0.102:27001");
sh.addShard("shard2/192.168.0.100:27002,192.168.0.101:27002,192.168.0.102:27002");
sh.addShard("shard3/192.168.0.100:27003,192.168.0.101:27003,192.168.0.102:27003");

查看集群状态

sh.status()

启用集合分片生效

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。

登陆任意一台mongos

mongo --port 20000

使用管理数据库

use  admin

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，哈希id分片

db.runCommand( { shardcollection : "testdb.table1",key : {"id": "hashed"} } );

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

连接MongoDB路由服务

mongo  127.0.0.1:20000

切换到testdb数据库

use  testdb;

插入测试数据

for(i=1;i<=100000;i++){db.table1.insert({"id":i,"name":"penglei"})};

总条数

db.table1.aggregate([{$group : {_id : "$name", totle : {$sum : 1}}}])

查看分片情况如下

• shard1： “count”：33755
• shard2： “count”：33143
• shard3： “count”：33102

结论数据基本均匀

db.table1.stats();

创建索引

db.table1.createIndex({"name":1})
db.table1.getIndexes()

启动

MongoDB中的启动顺序是，先启动配置服务器，在启动分片，最后启动mongos。

mongod -f /usr/local/mongodb/conf/config.conf
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf
mongos -f /usr/local/mongodb/conf/mongos.conf

启动报错

about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 3067
ERROR: child process failed, exited with error number 1
To see additional information in this output, start without the "--fork" option.

删除mongod.lock

cd /usr/local/mongodb/shard1/data
rm -rf mongod.lock

 关闭防火墙（不关防火墙也会遇到这样的问题）

systemctl stop firewalld.service 

连接MongoDB路由服务

mongo  127.0.0.1:20000

关闭

#debian、ubuntu系统下：

apt-get install psmisc

#centos或、rhel系统下：

yum install psmisc

直接killall杀掉所有进程

killall mongod
killall mongos

 

参考：http://www.ymq.io/2018/01/30/MongoDB-3/