MongoDB資料庫之主從複製配置實戰【轉】

paul_hch發表於2024-03-14

一、MongoDB介紹

1.1 MongoDB簡介

MongoDB是一個開源的文件資料庫，使用JSON格式儲存和運算元據，具有高度靈活性和可擴充套件性。MongoDB的資料模型是面向文件的，這意味著它可以儲存各種型別的資料，如陣列、巢狀文件和二進位制資料。MongoDB是一種NoSQL資料庫，不需要使用傳統的表格結構。MongoDB是分散式的，可以在多臺伺服器上部署，支援自動分片，可以實現高可用性和橫向擴充套件。MongoDB還帶有很多強大的功能，包括聚合框架、索引、MapReduce等，支援多種程式語言和多種平臺。它被廣泛用於Web應用程式、大資料分析和實時資料處理等領域。

1.2 MongoDB特點

面向文件的資料模型：MongoDB是一種面向文件的資料庫，這意味著它使用文件來儲存資料，文件是一個鍵值對集合，是非常靈活的資料模型。
分散式：MongoDB支援分散式資料儲存，可以將資料分佈在多個伺服器上，從而實現更高的可用性和可擴充套件性。
高效能：MongoDB支援高效能讀寫，能夠在海量資料環境下快速響應。
強大的查詢語言：MongoDB支援豐富的查詢語言，包括聚合管道、地理空間查詢、全文搜尋等，能夠滿足各種查詢需求。
靈活的資料模型：MongoDB的文件的格式非常靈活，沒有固定的架構，可以按照需求進行調整。同時，支援動態新增欄位和修改文件結構。
可擴充套件性：MongoDB非常容易擴充套件，可以透過水平擴充套件的方式來增加伺服器數量，以滿足不斷增長的資料和請求量。
視覺化管理工具：MongoDB提供了視覺化的管理工具，如MongoDB Compass，使得管理和操作MongoDB資料庫更加方便。

二、MongoDB主從複製介紹

2.1 MongoDB主從複製

MongoDB主從複製是一種資料同步機制，透過該機制可以將一個 MongoDB 例項的資料複製到其他多個例項中，以提高資料的可靠性和可用性。在主從複製中，有一個主節點（也稱為主伺服器），負責接收寫入請求並將資料同步到從節點（也稱為從伺服器）。從節點只能處理讀操作，而不允許寫入操作。

主從複製的核心是複製集（Replica Set），它由多個 MongoDB 例項組成。一個複製集中包括一個主節點和多個從節點。主節點將寫入操作同步到所有的從節點，從節點在收到主節點的更新後，將自己的資料更新為與主節點一致的狀態，確保資料的一致性。

當主節點出現故障時，從節點可以接替主節點成為新的主節點，繼續處理寫入請求和同步資料到其他從節點。這種自動切換的機制可以保證系統的高可用性和可靠性。

主從複製還可以透過讀寫分離的方式提高讀寫效能。將讀操作分發到從節點，從而減輕主節點的負載壓力，提高系統的併發處理能力。MongoDB主從複製是一種可靠、高效的資料同步機制，可以幫助使用者保證資料的完整性和可用性。

2.2MongoDB副本集

副本集在mongodb中是是一組 mongod保持相同的資料集過程，副本集提供冗餘和高可用性，並且是所有生產部署的基礎。
複製提供冗餘並增加資料可用性，在不同資料庫伺服器上具有多個資料副本，複製可以提供一個級別的單一資料庫伺服器丟失的容錯能力。
副本集至少需要3個成員，可以是一主兩從，也可以是一主一從一仲裁節點，如果主節點掛掉，兩個從節點會重新選舉，找到一個從節點，將其提升為主。

三、本次實踐介紹

3.1 實踐環境規劃

hostname	IP地址	系統版本	MongoDB版本	角色
master	192.168.3.141	centos 7.9	v5.0.21	主節點
node01	192.168.3.142	centos 7.9	v5.0.21	從節點
node02	192.168.3.143	centos 7.9	v5.0.21	從節點

3.2 本次實踐簡介

1.本次實踐準備三臺伺服器，作業系統為centos7.9；
2.本次實踐環境為個人測試環境，生產環境請謹慎；
3.本次實踐主要配置MongoDB主從複製。

四、安裝MongoDB

4.1 安裝說明

三臺伺服器都需要按照以下步驟安裝MongoDB環境。4.2 配置yum倉庫配置mongodb的yum倉庫

vim /etc/yum.repos.d/mongodb.repo

[mongodb-org]
name=MongoDB Repository
baseurl=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/mongodb/yum/el7/
gpgcheck=0
enabled=1

4.3 檢查yum倉庫狀態

檢查yum倉庫各映象源狀態

[root@master ~]# yum repolist all |grep enable
base/7/x86_64         CentOS-7 - Base - mirrors.aliyun.com       enabled: 10,072
extras/7/x86_64       CentOS-7 - Extras - mirrors.aliyun.com     enabled:    518
mongodb-org/7         MongoDB Repository                         enabled:    337
updates/7/x86_64      CentOS-7 - Updates - mirrors.aliyun.com    enabled:  5,176

4.4 安裝MongoDB

直接使用yum安裝mongodb

yum install -y mongodb-org-server mongodb-org

4.5 修改繫結IP

修改/etc/mongod.conf 配置檔案中的mongodb服務繫結的IP地址為0.0.0.0。

vim /etc/mongod.conf

4.6 啟動MongoDB服務

啟動MongoDB服務

systemctl start mongod.service  && systemctl enable  mongod.service

4.7 檢查MongoDB服務狀態

檢查MongoDB服務狀態

[root@master ~]# systemctl status mongod
● mongod.service - MongoDB Database Server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/mongod.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Wed 2023-09-13 16:38:48 CST; 44s ago
     Docs: https://docs.mongodb.org/manual
 Main PID: 1472 (mongod)
   CGroup: /system.slice/mongod.service
           └─1472 /usr/bin/mongod -f /etc/mongod.conf

Sep 13 16:38:48 master systemd[1]: Started MongoDB Database Server.
Sep 13 16:38:48 master mongod[1472]: {"t":{"$date":"2023-09-13T08:38:48.292Z"},"s":"I",  "c":"CONTROL",  "id":7484500, "ctx":"-","msg":"Environment variable MONG... to false"}
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.

4.8 檢視MongoDB版本

檢視當前安裝的MongoDB版本

[root@master ~]# mongod --version
db version v5.0.21
Build Info: {
    "version": "5.0.21",
    "gitVersion": "4fad44a858d8ee2d642566fc8872ef410f6534e4",
    "openSSLVersion": "OpenSSL 1.0.1e-fips 11 Feb 2013",
    "modules": [],
    "allocator": "tcmalloc",
    "environment": {
        "distmod": "rhel70",
        "distarch": "x86_64",
        "target_arch": "x86_64"
    }
}

五、master節點配置工作

5.1 進入mongodb資料庫

直接本地進入mongodb

mongo

5.2 建立admin賬號

在mongodb內建立使用者管理員admin賬號

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

5.3 建立測試賬號

進入admin資料庫內，使用admin賬號驗證登入。

>  use admin;
switched to db admin
> db.auth("admin", "admin")
1

在在mongodb內建立huawei使用者，使用者角色許可權為“root”。

db.createUser({
  user: "huawei",
  pwd: "huawei",
  roles: [   "root" ]
}
)

5.4 訪問測試資料庫

使用admin賬號連線mongodb

mongo -uadmin -padmin --authenticationDatabase admin

5.5 在主節點建立key檔案

在主節點建立key檔案

mkdir -p /data/mongodb/
openssl rand -base64 666 > /data/mongodb/mongodb.key

mkdir -p /data/mongodb/

5.5 複製key檔案

將key檔案傳送兩個從節點

scp  /data/mongodb/mongodb.key root@192.168.3.142:/data/mongodb/
scp  /data/mongodb/mongodb.key root@192.168.3.143:/data/mongodb/

六、所有節點配置工作

6.1 配置說明

以下步驟，三個節點都需要執行。

6.2 目錄及檔案授權

在三個節點伺服器中，執行以下命令，對相關目錄及檔案進行授權操作·。

chown mongod:mongod -R /data/mongodb/
chmod 600 /data/mongodb/mongodb.key

6.3 編輯/etc/mongod.conf檔案

在三個節點伺服器中，編輯/etc/mongod.conf檔案。

systemLog:
  destination: file
  logAppend: true
  path: /var/log/mongodb/mongod.log
storage:
  dbPath: /var/lib/mongo
  journal:
    enabled: true
processManagement:
  fork: true  # fork and run in background
  pidFilePath: /var/run/mongodb/mongod.pid  # location of pidfile
  timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
net:
  port: 27017
  bindIp: 0.0.0.0  # Enter 0.0.0.0,:: to bind to all IPv4 and IPv6 addresses or, alternatively, use the net.bindIpAll setting.
security:
  authorization: enabled
  keyFile: /data/mongodb/mongodb.key
  clusterAuthMode: keyFile
replication:
  replSetName: rs0
  oplogSizeMB: 5000

6.4 重啟mongodb服務

三個節點伺服器，重啟mongodb服務。

systemctl restart mongod

七、配置MongoDB主從

7.1 使用者認證

連線master節點的mongodb。

mongo

使用huawei賬號進行認證

> use admin;
switched to db admin
> db.auth("huawei","huawei")
1

7.2 配置副本集

執行以下命令，配置副本集。

rs.initiate({
   _id : "rs0",
   members: [
      { _id: 0, host: "192.168.3.141:27017" },
      { _id: 1, host: "192.168.3.142:27017" },
      { _id: 2, host: "192.168.3.143:27017" }
   ]
})

7.3 主庫檢視副本集配置

master主節點，退出mongodb，重新連線後，使用huawei賬號驗證。

使用huawei賬號進行認證

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

檢視副本集配置

rs.config()

rs0:PRIMARY>  rs.config()
{
	"_id" : "rs0",
	"version" : 1,
	"term" : 1,
	"members" : [
		{
			"_id" : 0,
			"host" : "192.168.3.141:27017",
			"arbiterOnly" : false,
			"buildIndexes" : true,
			"hidden" : false,
			"priority" : 1,
			"tags" : {

			},
			"secondaryDelaySecs" : NumberLong(0),
			"votes" : 1
		},
		{
			"_id" : 1,
			"host" : "192.168.3.142:27017",
			"arbiterOnly" : false,
			"buildIndexes" : true,
			"hidden" : false,
			"priority" : 1,
			"tags" : {

			},
			"secondaryDelaySecs" : NumberLong(0),
			"votes" : 1
		},
		{
			"_id" : 2,
			"host" : "192.168.3.143:27017",
			"arbiterOnly" : false,
			"buildIndexes" : true,
			"hidden" : false,
			"priority" : 1,
			"tags" : {

			},
			"secondaryDelaySecs" : NumberLong(0),
			"votes" : 1
		}
	],
	"protocolVersion" : NumberLong(1),
	"writeConcernMajorityJournalDefault" : true,
	"settings" : {
		"chainingAllowed" : true,
		"heartbeatIntervalMillis" : 2000,
		"heartbeatTimeoutSecs" : 10,
		"electionTimeoutMillis" : 10000,
		"catchUpTimeoutMillis" : -1,
		"catchUpTakeoverDelayMillis" : 30000,
		"getLastErrorModes" : {

		},
		"getLastErrorDefaults" : {
			"w" : 1,
			"wtimeout" : 0
		},
		"replicaSetId" : ObjectId("65018aed22234a6282b793a6")
	}
}

7.4 檢視副本集狀態

檢視副本集狀態

rs0:PRIMARY>  rs.status()
{
	"set" : "rs0",
	"date" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.675Z"),
	"myState" : 1,
	"term" : NumberLong(1),
	"syncSourceHost" : "",
	"syncSourceId" : -1,
	"heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
	"majorityVoteCount" : 2,
	"writeMajorityCount" : 2,
	"votingMembersCount" : 3,
	"writableVotingMembersCount" : 3,
	"optimes" : {
		"lastCommittedOpTime" : {
			"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
			"t" : NumberLong(1)
		},
		"lastCommittedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
		"readConcernMajorityOpTime" : {
			"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
			"t" : NumberLong(1)
		},
		"appliedOpTime" : {
			"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
			"t" : NumberLong(1)
		},
		"durableOpTime" : {
			"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
			"t" : NumberLong(1)
		},
		"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
		"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z")
	},
	"lastStableRecoveryTimestamp" : Timestamp(1694600279, 1),
	"electionCandidateMetrics" : {
		"lastElectionReason" : "electionTimeout",
		"lastElectionDate" : ISODate("2023-09-13T10:12:08.624Z"),
		"electionTerm" : NumberLong(1),
		"lastCommittedOpTimeAtElection" : {
			"ts" : Timestamp(1694599918, 1),
			"t" : NumberLong(-1)
		},
		"lastSeenOpTimeAtElection" : {
			"ts" : Timestamp(1694599918, 1),
			"t" : NumberLong(-1)
		},
		"numVotesNeeded" : 2,
		"priorityAtElection" : 1,
		"electionTimeoutMillis" : NumberLong(10000),
		"numCatchUpOps" : NumberLong(0),
		"newTermStartDate" : ISODate("2023-09-13T10:12:08.987Z"),
		"wMajorityWriteAvailabilityDate" : ISODate("2023-09-13T10:12:10.491Z")
	},
	"members" : [
		{
			"_id" : 0,
			"name" : "192.168.3.141:27017",
			"health" : 1,
			"state" : 1,
			"stateStr" : "PRIMARY",
			"uptime" : 834,
			"optime" : {
				"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
				"t" : NumberLong(1)
			},
			"optimeDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
			"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
			"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
			"syncSourceHost" : "",
			"syncSourceId" : -1,
			"infoMessage" : "",
			"electionTime" : Timestamp(1694599928, 1),
			"electionDate" : ISODate("2023-09-13T10:12:08Z"),
			"configVersion" : 1,
			"configTerm" : 1,
			"self" : true,
			"lastHeartbeatMessage" : ""
		},
		{
			"_id" : 1,
			"name" : "192.168.3.142:27017",
			"health" : 1,
			"state" : 2,
			"stateStr" : "SECONDARY",
			"uptime" : 416,
			"optime" : {
				"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
				"t" : NumberLong(1)
			},
			"optimeDurable" : {
				"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
				"t" : NumberLong(1)
			},
			"optimeDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
			"optimeDurableDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
			"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
			"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
			"lastHeartbeat" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.667Z"),
			"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.192Z"),
			"pingMs" : NumberLong(0),
			"lastHeartbeatMessage" : "",
			"syncSourceHost" : "192.168.3.141:27017",
			"syncSourceId" : 0,
			"infoMessage" : "",
			"configVersion" : 1,
			"configTerm" : 1
		},
		{
			"_id" : 2,
			"name" : "192.168.3.143:27017",
			"health" : 1,
			"state" : 2,
			"stateStr" : "SECONDARY",
			"uptime" : 416,
			"optime" : {
				"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
				"t" : NumberLong(1)
			},
			"optimeDurable" : {
				"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
				"t" : NumberLong(1)
			},
			"optimeDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
			"optimeDurableDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
			"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
			"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
			"lastHeartbeat" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.667Z"),
			"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.192Z"),
			"pingMs" : NumberLong(0),
			"lastHeartbeatMessage" : "",
			"syncSourceHost" : "192.168.3.141:27017",
			"syncSourceId" : 0,
			"infoMessage" : "",
			"configVersion" : 1,
			"configTerm" : 1
		}
	],
	"ok" : 1,
	"$clusterTime" : {
		"clusterTime" : Timestamp(1694600329, 1),
		"signature" : {
			"hash" : BinData(0,"TEVJDeHnCzlM41kvfsK8m3GP4L8="),
			"keyId" : NumberLong("7278251270563954692")
		}
	},
	"operationTime" : Timestamp(1694600329, 1)
}

7.5 判斷主從節點

“primary” : “192.168.3.141:27017”,顯示192.168.3.141主機為主節點

rs.isMaster()

s0:PRIMARY> rs.isMaster()
{
	"topologyVersion" : {
		"processId" : ObjectId("6501894c22234a6282b7934f"),
		"counter" : NumberLong(6)
	},
	"hosts" : [
		"192.168.3.141:27017",
		"192.168.3.142:27017",
		"192.168.3.143:27017"
	],
	"setName" : "rs0",
	"setVersion" : 1,
	"ismaster" : true,
	"secondary" : false,
	"primary" : "192.168.3.141:27017",
	"me" : "192.168.3.141:27017",
	"electionId" : ObjectId("7fffffff0000000000000001"),
	"lastWrite" : {
		"opTime" : {
			"ts" : Timestamp(1694600459, 1),
			"t" : NumberLong(1)
		},
		"lastWriteDate" : ISODate("2023-09-13T10:20:59Z"),
		"majorityOpTime" : {
			"ts" : Timestamp(1694600459, 1),
			"t" : NumberLong(1)
		},
		"majorityWriteDate" : ISODate("2023-09-13T10:20:59Z")
	},
	"maxBsonObjectSize" : 16777216,
	"maxMessageSizeBytes" : 48000000,
	"maxWriteBatchSize" : 100000,
	"localTime" : ISODate("2023-09-13T10:21:02.808Z"),
	"logicalSessionTimeoutMinutes" : 30,
	"connectionId" : 15,
	"minWireVersion" : 0,
	"maxWireVersion" : 13,
	"readOnly" : false,
	"ok" : 1,
	"$clusterTime" : {
		"clusterTime" : Timestamp(1694600459, 1),
		"signature" : {
			"hash" : BinData(0,"K6fiimpJmajEAl5G2IovptISfL4="),
			"keyId" : NumberLong("7278251270563954692")
		}
	},
	"operationTime" : Timestamp(1694600459, 1)
}

八、測試MongoDB主從切換

8.1 停止主庫的mongodb服務

停止主庫的mongodb服務

systemctl stop mongod.service

8.2 檢視從庫狀態

其他從節點登入mongodb，檢視mongodb的角色，發現node01節點已經切換為主庫。

mongo

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