使用 Docker 部署高可用 MongoDB 分片集群

使用 Docker 部署 MongoDB 集群

Mongodb 集群搭建

mongodb 集群搭建的方式有三种：

主从备份（Master - Slave）模式，或者叫主从复制模式。
副本集（Replica Set）模式。
分片（Sharding）模式。

其中，第一种方式基本没什么意义，官方也不推荐这种方式搭建。另外两种分别就是副本集和分片的方式。今天介绍副本集的方式搭建 mongodb 高可用集群

简介以及概述

首先我们先来了解一下 Mongo 集群的概念，Mongo 集群有 3 个主要组件

ConfigServer：在集群中扮演存储整个集群的配置信息，负责配置存储，如果需要高可用的 ConfigServer 那么需要 3 个节点。

Shard：分片，存储真实的数据，每一个 Shard 分片都负责存储集群中的数据，例如一个集群有 3 个分片，然后我们定义分片规则为哈希，那么整个集群的数据就会（分割）到 3 个分片中的某一个分片，那么分片是特别重要的，如果集群中的一个分片全部崩溃了那么集群将不可用，所以我们要保证集群的高可用，那么我们需要一个分片配置 3 个节点，2 个副本集一个仲裁节点，仲裁节点类似于 Redis 的哨兵模式，如果发现主节点挂了那么让另一个副本集进行数据存储。

Mongos：Mongos 我们可以理解为整个集群的入口，类似于 Kafka 的 Broker 代理，也就是客户端，我们通过客户端连接集群进行查询。

下面是 MongoDB 的官方集群架构图，我们看到 Mongos 是一个路由，他们的信息都存储在 ConfigServer 中，我们通过 Mongos 进行添加，然后根据条件将数据进行分片到分片的副本集中

Mongo 分片集群高可用 + 权限方案

那么我们先来总结一下我们搭建一个高可用集群需要多少个 Mongo

mongos ： 3 台

configserver ： 3 台

shard ： 3 片

每一片 shard 分别部署两个副本集和一个仲裁节点： 3 台

那么就是 3 + 3 + 3 * 3 = 15 台，由于服务器数量限制暂时使用 3 台进行部署，设计如下

node-1.internal[Node 1]: 2 核 4g 部署 1 个 mongos，1 个 configserver，1 个分片组
node-2.internal[Node 3]: 2 核 4g 部署 1 个 mongos，1 个 configserver，1 个分片组
node-3.internal[Node 2]: 2 核 4g 部署 1 个 mongos，1 个 configserver，1 个分片组

端口分配：

ip host	role	port
node-1.internal	mongos	10900
node-1.internal	configsvr	10901
node-1.internal	shard-master	10902
node-1.internal	shard-slave	10903
node-1.internal	shard-arbiter	10904

node-2.internal	mongos	10900
node-2.internal	configsvr	10901
node-2.internal	shard-master	10902
node-2.internal	shard-slave	10903
node-2.internal	shard-arbiter	10904

node-3.internal	mongos	10900
node-3.internal	configsvr	10901
node-3.internal	shard-master	10902
node-3.internal	shard-slave	10903
node-3.internal	shard-arbiter	10904

MongoDB Cluster 实施

为了达到高可用且控制权限的目的，这里 mongo 之间通信采用秘钥文件，所以我们先进行生成

openssl rand -base64 756  > /mnt/data/docker/mongo-cluster/configsvr/conf/mongo.key

文件如下，我们，之后我们所以 key 都采用这个（请采用自己生成的 key）

tsUtJb3T...SomyNDISXDiSTJQEVym
OhXXzwB+...FC1q39IrUDAEpCikSKS
abGl8RTE...b4I4jzvgStcPcozRgOZ
5kPvXByb...WZe4VcF+iU6jgw73juZ
pbcZR5oT...E8LFPBZ+XLGYrtmDqo0
9tA1x8R+...0afT4ou2w7QHsdF0WRn
nskJ1FCA...pBkj4muKUk7OTHRV6bs
qr2C73bq...BIGiSD1Kyr/iqO7gD4C
GN8iA3Mq...Wt5XLOWP7CBGuTo7KST
Y5HAcblq...gS0GZfUk4bndLTkHrJd
tcR4WreH...Woukw/eViacLlBHKOxB
QVgfo449...qx5MsOlIXiFwA3ue1Lo
kiFq5c6I...ChYow7TkTLf/LsnjL3m
rmkDRgzA...tGIxRnP07pMS9RP4TjS
ZSd9an5y...gFl/Eq5NH60Zd4utxfi
qM2FH7aN...6kA

配置并部署 MongoDB Cluster

PS：由于使用 docker-compose 部署，每个宿主机配置一致，以下操作重复执行即可

配置 Mongos 环境

创建配置文件

mkdir -p /mnt/data/docker/mongo-cluster/mongos/{data,conf}

填入配置文件,这里我们删除了认证的信息，因为 mongos 是不能设置认证的，他也是用的前面使用的密码即可，如 configserver 的密码

echo "net:
  port: 10900  #端口号
sharding:
  configDB: configsvr/node-1.internal:10901,node-2.internal:10901,node-3.internal:10901

security:
  keyFile: /data/configdb/mongo.key #keyFile路径
"  > /mnt/data/docker/mongo-cluster/mongos/conf/mongo.conf

创建 keyfile

echo "${mongoKey}"  > /mnt/data/docker/mongo-cluster/mongos/conf/mongo.key

#处理权限为400

chmod 400 /mnt/data/docker/mongo-cluster/mongos/conf/mongo.key

配置 Config Server 环境

创建挂载文件目录

mkdir -p /mnt/data/docker/mongo-cluster/configsvr/{data,conf}

写入配置文件

echo "
# 日志文件
#systemLog:
#  destination: file
#  logAppend: true
#  path: /var/log/mongodb/mongod.log

#  网络设置
net:
  port: 10901  #端口号
#  bindIp: 127.0.0.1    #绑定ip
replication:
  replSetName: configsvr
sharding:
  clusterRole: configsvr
security:
  authorization: enabled #是否开启认证
  keyFile: /data/configdb/mongo.key #keyFile路径 "  > /mnt/data/docker/mongo-cluster/configsvr/conf/mongo.conf

写入 key 文件

echo "${mongoKey}"  > /mnt/data/docker/mongo-cluster/configsvr/conf/mongo.key

#处理权限为400

chmod 400 /mnt/data/docker/mongo-cluster/configsvr/conf/mongo.key

配置 Shard 分片组环境

在同一台服务器上初始化一组分片

创建挂载文件

mkdir -p /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-master/{data,conf}
mkdir -p /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-slave/{data,conf}
mkdir -p /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-arbiter/{data,conf}

配置配置文件

echo "
# 日志文件
#systemLog:
#  destination: file
#  logAppend: true
#  path: /var/log/mongodb/mongod.log

#  网络设置
net:
  port: 10902  #端口号
#  bindIp: 127.0.0.1    #绑定ip
replication:
  replSetName: shard-{1|2|3}
sharding:
  clusterRole: shardsvr
security:
  authorization: enabled #是否开启认证
  keyFile: /data/configdb/mongo.key #keyFile路径 "  > /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-master/conf/mongo.conf
------------------------------------------------------------------------------
echo "
# 日志文件
#systemLog:
#  destination: file
#  logAppend: true
#  path: /var/log/mongodb/mongod.log

#  网络设置
net:
  port: 10903  #端口号
#  bindIp: 127.0.0.1    #绑定ip
replication:
  replSetName: shard-{1|2|3}
sharding:
  clusterRole: shardsvr
security:
  authorization: enabled #是否开启认证
  keyFile: /data/configdb/mongo.key #keyFile路径 "  > /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-slave/conf/mongo.conf
------------------------------------------------------------------------------
echo "
# 日志文件
#systemLog:
#  destination: file
#  logAppend: true
#  path: /var/log/mongodb/mongod.log

#  网络设置
net:
  port: 10904  #端口号
#  bindIp: 127.0.0.1    #绑定ip
replication:
  replSetName: shard-{1|2|3}
sharding:
  clusterRole: shardsvr
security:
  authorization: enabled #是否开启认证
  keyFile: /data/configdb/mongo.key #keyFile路径 "  > /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-arbiter/conf/mongo.conf

创建 keyfile

echo "${mongoKey}"  > /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-master/conf/mongo.key

#处理权限为400

chmod 400 /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-master/conf/mongo.key

#复制
cp /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-master/conf/mongo.key /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-slave/conf/mongo.key

cp /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-master/conf/mongo.key /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-arbiter/conf/mongo.key

部署

编写 docker-compose.yaml

version: "3"
services:
    mongo-cluster-mongos:
        image: mongo:6.0
        container_name: mongo-cluster-mongos
        privileged: true
        entrypoint: "mongos"
        network_mode: host
        ports:
            - "10900:10900"
        volumes:
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/mongos/conf:/data/configdb
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/mongos/data:/data/db
        command: -f /data/configdb/mongo.conf --bind_ip_all # bind all ip address
        restart: always

    mongo-cluster-config:
        image: mongo:6.0
        container_name: mongo-cluster-config
        privileged: true
        network_mode: host
        ports:
            - "10901:10901"
        volumes:
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/configsvr/conf:/data/configdb
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/configsvr/data:/data/db
        command: mongod -f /data/configdb/mongo.conf
        restart: always

    mongo-cluster-shard-master:
        image: mongo:6.0
        container_name: mongo-cluster-shard-master
        privileged: true
        network_mode: host
        ports:
            - "10902:10902"
        volumes:
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-master/conf:/data/configdb
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-master/data:/data/db
        command: mongod -f /data/configdb/mongo.conf
        restart: always

    mongo-cluster-shard-slave:
        image: mongo:6.0
        container_name: mongo-cluster-shard-slave
        privileged: true
        network_mode: host
        ports:
            - "10903:10903"
        volumes:
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-slave/conf:/data/configdb
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-slave/data:/data/db
        command: mongod -f /data/configdb/mongo.conf
        restart: always

    mongo-cluster-shard-arbiter:
        image: mongo:6.0
        container_name: mongo-cluster-shard-arbiter
        privileged: true
        network_mode: host
        ports:
            - "10904:10904"
        volumes:
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-arbiter/conf:/data/configdb
            - /mnt/data/docker/mongo-cluster/shard-arbiter/data:/data/db
        command: mongod -f /data/configdb/mongo.conf
        restart: always

docker-compose up -d

配置 MongoDB Cluster

由于 mongos 是客户端，所以我们先搭建好 config 以及 shard 之后再搭建 mongos。

初始化 config-server

进入第一台宿主机 (node-1.internal) 的 config-server 容器

docker exec -it mongo-cluster-config bash
mongosh -port 10901

输入

rs.initiate(
  {
    _id: "configsvr",
    members: [
      { _id : 1, host : "node-1.internal:10901" },
      { _id : 2, host : "node-2.internal:10901" },
      { _id : 3, host : "node-3.internal:10901" }
    ]
  }
)

如果返回 ok 则成功

然后我们创建用户

use admin
db.createUser({user:"root",pwd:"root",roles:[{role:'root',db:'admin'}]})

初始化 shard 分片组并制定第三个副本集为仲裁节点

 docker exec -it shard-master bash
 mongosh -port 10902

#进行副本集配置
 rs.initiate(
  {
    _id : "shard-{1|2|3}",
    members: [
      { _id : 0, host : "node-1.internal:10902" },
      { _id : 1, host : "node-1.internal:10903" },
      { _id : 2, host : "node-1.internal:10904", arbiterOnly:true }
    ]
  }
)

返回 ok 后创建用户

use admin
db.createUser({user:"root",pwd:"root",roles:[{role:'root',db:'admin'}]})

然后退出，第一台分片组搭建完成，其他两台分片组重复此操作

配置所有 mongos

进入第一台宿主机 (node-1.internal) 的 mongos 容器

docker exec -it mongos bash
mongosh -port 10900

先登录（使用前面设置的 root 用户密码）

use admin;
db.auth("root","root");

进行配置分片信息

sh.addShard("shard-1/node-1.internal:10902,node-1.internal10903,node-1.internal:10904")
sh.addShard("shard-2/node-2.internal:10902,node-2.internal10903,node-2.internal:10904")
sh.addShard("shard-3/node-3.internal:10902,node-3.internal10903,node-3.internal:10904")

全部返回 ok 则成功

去其他两台 mongos 上重复执行上述操作

功能测试

数据库分片

use test
sh.enableSharding("test")

对test库的test集合的_id进行哈希分片
db.users.createIndex({ _id: "hashed" })
sh.shardCollection("test.test", {"_id": "hashed" })

创建用户

use admin;
db.auth("root","root");
use test;
db.createUser({user:"kang",pwd:"kang",roles:[{role:'dbOwner',db:'test'}]})

插入数据

use test
for (i = 1; i <= 300; i=i+1){db.test.insert({'name': "bigkang"})}