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Mongodb副本集分片叢集模式環境部署

阿新 • • 發佈：2018-11-01

分片（sharding）是指將資料庫拆分，將其分散在不同的機器上的過程。將資料分散到不同的機器上，不需要功能強大的伺服器就可以儲存更多的資料和處理更大的負載。基本思想就是將集合切成小塊，這些塊分散到若干片裡，每個片只負責總資料的一部分，最後通過一個均衡器來對各個分片進行均衡（資料遷移）。通過一個名為mongos的路由程序進行操作，mongos知道資料和片的對應關係（通過配置伺服器）。大部分使用場景都是解決磁碟空間的問題，對於寫入有可能會變差（+++裡面的說明+++），查詢則儘量避免跨分片查詢。使用分片的時機：

1，機器的磁碟不夠用了。使用分片解決磁碟空間的問題。
2，單個mongod已經不能滿足寫資料的效能要求。通過分片讓寫壓力分散到各個分片上面，使用分片伺服器自身的資源。
3，想把大量資料放到記憶體裡提高效能。和上面一樣，通過分片使用分片伺服器自身的資源。

MongoDB sharding Cluster（分片叢集）,需要三種角色

Shard Server: mongod 例項，用於儲存實際的資料塊，實際生產環境中一個shard server角色可由幾臺機器組個一個relica set承擔，防止主機單點故障; Config Server: mongod 例項，儲存了整個 Cluster Metadata，其中包括 chunk 資訊。 Route Server: mongos 例項，前端路由，客戶端由此接入，且讓整個叢集看上去像單一資料庫，前端應用可以透明使用。 叢集搭建伺服器規劃（共3個分片叢集，每個叢集3個副本集，另外一個3結點配置副本集，一個3結點路由副本集）：

 

 

1、安裝Mongodb(3臺機器都要操作，本次用的4.0.3版本)
下載地址：https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-4.0.3.tgz

解壓
[[email protected] ~]$ tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-4.0.3.tgz 
修改解壓目錄名
[[email protected] ~]$ mv mongodb-linux-x86_64-4.0.3 mongodb

2、建立相應叢集所需目錄（3臺機器根據上述伺服器規劃表，分別操作）

[[email protected] ~]$ mkdir services
[[email protected] ~]$ mv mongodb services/
[[email protected] ~]$ mkdir -p services/shard1 services/shard1/db services/shard2 services/shard2/db services/shard3 services/shard3/db services/configsvr services/configsvr/db services/mongos

3、配置relica sets

進入到servcies目錄

[[email protected] ~]$ cd services/

 在三臺機器上分別先執行（1）（2）（3）（4）步，注意配置檔案中bingIp屬性，需不同機器不同配置

（1）配置並啟動Shard1

[[email protected] services]$ vi shard1/mongod.conf

 

#shard1 mongod.conf
storage:
    dbPath: /home/mongo/services/shard1/db
    journal:
        enabled: true
systemLog:
    destination: file
    logAppend: true
    path: /home/mongo/services/shard1/mongod.log
net:
    port: 27018
    bindIp: 172.16.0.192
processManagement: 
　　fork: true 
　　pidFilePath: /home/mongo/services/shard1/pid 
replication: 
　　replSetName: shard1 
sharding: 
　　clusterRole: shardsvr

啟動mongod程序，檢視是否成功，若不成功，可檢視配置的mongod.log，根據錯誤日誌進行配置檔案修改

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongod -f shard1/mongod.conf 
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 19834
child process started successfully, parent exiting

（2）配置並啟動Shard2

[[email protected] services]$ vi shard2/mongod.conf

 

#shard2 mongod.conf
storage:
    dbPath: /home/mongo/services/shard2/db
    journal:
        enabled: true
systemLog:
    destination: file
    logAppend: true
    path: /home/mongo/services/shard2/mongod.log
net:
    port: 27019
    bindIp: 127.0.0.1
processManagement:
    fork: true
    pidFilePath: /home/mongo/services/shard2/pid
replication:
    replSetName: shard2
sharding:
    clusterRole: shardsvr

啟動mongod程序，檢視是否成功，若不成功，可檢視配置的mongod.log，根據錯誤日誌進行配置檔案修改

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongod -f shard2/mongod.conf 
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 27144
child process started successfully, parent exiting

（3）配置並啟動Shard3

[[email protected] services]$ vi shard3/mongod.conf 
#shard31 mongod.conf
storage:
    dbPath: /home/mongo/services/shard3/db
    journal:
        enabled: true
systemLog:
    destination: file
    logAppend: true
    path: /home/mongo/services/shard3/mongod.log
net:
    port: 27020
    bindIp: 127.0.0.1
processManagement:
    fork: true
    pidFilePath: /home/mongo/services/shard3/pid
replication:
    replSetName: shard3
sharding:
    clusterRole: shardsvr

 啟動mongod程序

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongod -f shard3/mongod.conf 
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 1101
child process started successfully, parent exiting

（4）配置並啟動configsvr

[[email protected] services]$ vi configsvr/cfg.conf
#configsvr cfg.conf
storage:
    dbPath: /home/mongo/services/configsvr/db
    journal:
        enabled: true
systemLog:
    destination: file
    logAppend: true
    path: /home/mongo/services/configsvr/mongod.log
net:
    port: 20000
    bindIp: 127.0.0.1
processManagement:
    fork: true
    pidFilePath: /home/mongo/services/configsvr/pid
replication:
    replSetName: cfg
sharding:
    clusterRole: configsvr

 啟動mongod程序

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongod -f configsvr/cfg.conf 
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 7940
child process started successfully, parent exiting

 

（5）關閉防火牆或者開放防火牆上述所用埠

各種版本liunx的防火牆關閉指令不同，目前我這裡使用的是CentOS7

[[email protected] services]$ systemctl stop firewalld
==== AUTHENTICATING FOR org.freedesktop.systemd1.manage-units ===
Authentication is required to manage system services or units.
Authenticating as: root
Password: 
==== AUTHENTICATION COMPLETE ===

（6）初始化Shard副本集

進入其中一個Shard1容器配置Shard1副本集

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongo 172.16.0.194:27018
MongoDB shell version v4.0.3
connecting to: mongodb://172.16.0.194:27018/test
Implicit session: session { "id" : UUID("d24db7a9-132f-4db4-8b20-0a082f72486d") }
MongoDB server version: 4.0.3
Server has startup warnings: 
2018-10-30T23:41:10.942+0800 I CONTROL  [initandlisten] 
2018-10-30T23:41:10.942+0800 I CONTROL  [initandlisten] ** WARNING: Access control is not enabled for the database.
2018-10-30T23:41:10.942+0800 I CONTROL  [initandlisten] **          Read and write access to data and configuration is unrestricted.
2018-10-30T23:41:10.942+0800 I CONTROL  [initandlisten] 
2018-10-30T23:41:10.942+0800 I CONTROL  [initandlisten] 
2018-10-30T23:41:10.943+0800 I CONTROL  [initandlisten] ** WARNING: /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled is 'always'.
2018-10-30T23:41:10.943+0800 I CONTROL  [initandlisten] **        We suggest setting it to 'never'
2018-10-30T23:41:10.943+0800 I CONTROL  [initandlisten] 
2018-10-30T23:41:10.943+0800 I CONTROL  [initandlisten] ** WARNING: /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag is 'always'.
2018-10-30T23:41:10.943+0800 I CONTROL  [initandlisten] **        We suggest setting it to 'never'
2018-10-30T23:41:10.943+0800 I CONTROL  [initandlisten] 
> 
> rs.initiate({
...     "_id":"shard1",
...     "members":[
...         {
...             "_id":0,
...             "host":"172.16.0.192:27018"
...         },
...         {
...             "_id":1,
...             "host":"172.16.0.193:27018"
...         },
...         {
...             "_id":2,
...             "host":"172.16.0.194:27018"
...         }
...     ]
... })
{
        "ok" : 1,
        "operationTime" : Timestamp(1540915476, 1),
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1540915476, 1),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
                        "keyId" : NumberLong(0)
                }
        }
}

進入其中一個Shard2容器配置Shard2副本集

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongo 172.16.0.193:27019
> rs.initiate({
...     "_id":"shard3",
...     "members":[
...         {
...             "_id":0,
...             "host":"172.16.0.192:27020"
...         },
...         {
...             "_id":1,
...             "host":"172.16.0.193:27020"
...         },
...         {
...             "_id":2,
...             "host":"172.16.0.194:27020"
...         }
...     ]
... })

進入其中一個Shard3容器配置Shard3副本集

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongo 172.16.0.192:27020
2018-10-30T23:32:26.519+0800 I CONTROL  [initandlisten] 
> rs.initiate({
...     "_id":"shard3",
...     "members":[
...         {
...             "_id":0,
...             "host":"172.16.0.192:27020"
...         },
...         {
...             "_id":1,
...             "host":"172.16.0.193:27020"
...         },
...         {
...             "_id":2,
...             "host":"172.16.0.194:27020"
...         }
...     ]
... })

（7）初始化Configsvr副本集

進入其中一個Configsvr容器配置Configsvr副本集

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongo 172.16.0.193:20000
> rs.initiate({
...     "_id":"cfg",
...     "members":[
...         {
...             "_id":0,
...             "host":"172.16.0.192:20000"
...         },
...         {
...             "_id":1,
...             "host":"172.16.0.193:20000"
...         },
...         {
...             "_id":2,
...             "host":"172.16.0.194:20000"
...         }
...     ]
... })

4、配置並啟動路由程序（分別在三臺機器上操作，注意bindIp的值）

[[email protected] services]$ vi mongos/mongos.conf
#mongos mongos.conf
systemLog:
    destination: file
    logAppend: true
    path: /home/mongo/services/mongos/mongos.log
net:
    port: 27017
    bindIp: 172.16.0.192
processManagement:
    fork: true
    pidFilePath: /home/mongo/services/mongos/pid
sharding:
    configDB: cfg/172.16.0.192:20000,172.16.0.193:20000,172.16.0.194:20000

啟動路由程序

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongos -f mongos/mongos.conf
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 27963
child process started successfully, parent exiting

 5、新增分片叢集

（1）從3臺機器中任意找一臺，連線mongod

 

[[email protected] services]$ mongodb/bin/mongo 172.16.0.192:27017

 

（2）新增3個分片叢集

mongos> sh.addShard("shard1/172.16.0.192:27018,172.16.0.193:27018,172.16.0.194:27018")
{
        "shardAdded" : "shard1",
        "ok" : 1,
        "operationTime" : Timestamp(1540981435, 6),
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1540981435, 6),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
                        "keyId" : NumberLong(0)
                }
        }
}
mongos> sh.addShard("shard2/172.16.0.192:27019,172.16.0.193:27019,172.16.0.194:27019")
{
        "shardAdded" : "shard2",
        "ok" : 1,
        "operationTime" : Timestamp(1540981449, 1),
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1540981449, 1),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
                        "keyId" : NumberLong(0)
                }
        }
}
mongos> sh.addShard("shard3/172.16.0.192:27020,172.16.0.193:27020,172.16.0.194:27020")
{
        "shardAdded" : "shard3",
        "ok" : 1,
        "operationTime" : Timestamp(1540981455, 1),
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1540981455, 1),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
                        "keyId" : NumberLong(0)
                }
        }
}

 （3）通過sh.status()檢查上面配置是否正確

mongos> sh.status()
--- Sharding Status --- 
  sharding version: {
        "_id" : 1,
        "minCompatibleVersion" : 5,
        "currentVersion" : 6,
        "clusterId" : ObjectId("5bd8849513e9f7fb57277071")
  }
  shards:
        {  "_id" : "shard1",  "host" : "shard1/172.16.0.192:27018,172.16.0.193:27018,172.16.0.194:27018",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard2",  "host" : "shard2/172.16.0.192:27019,172.16.0.193:27019,172.16.0.194:27019",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard3",  "host" : "shard3/172.16.0.192:27020,172.16.0.193:27020,172.16.0.194:27020",  "state" : 1 }
  active mongoses:
        "4.0.3" : 3
  autosplit:
        Currently enabled: yes
  balancer:
        Currently enabled:  yes
        Currently running:  no
        Failed balancer rounds in last 5 attempts:  0
        Migration Results for the last 24 hours: 
                No recent migrations
  databases:
        {  "_id" : "config",  "primary" : "config",  "partitioned" : true }
                config.system.sessions
                        shard key: { "_id" : 1 }
                        unique: false
                        balancing: true
                        chunks:
                                shard1  1
                        { "_id" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "_id" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard1 Timestamp(1, 0) 

mongos>

（4）檢視分片叢集資料庫資訊

 

mongos> show dbs;
admin   0.000GB
config  0.001GB
mongos> db
test
mongos> use config
switched to db config
mongos> show collections
changelog
chunks
collections
lockpings
locks
migrations
mongos
shards
tags
transactions
version
mongos>

 

至此，MongoDB分片叢集部署成功，生產部署還需要調整一些引數，這部分內容可以通過--help檢視引數詳情。

 

  6、測試分片叢集

 （1）新建資料庫，且向集合中插入文件

mongos> use testShard;
switched to db testShard
mongos> db.users.insert({userid:1,username:"ChavinKing",city:"beijing"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
mongos> db.users.find()
{ "_id" : ObjectId("5bd99310e1a54b9bca661075"), "userid" : 1, "username" : "ChavinKing", "city" : "beijing" }
mongos>

（2）檢視分片叢集狀態

mongos> sh.status();
--- Sharding Status --- 
  sharding version: {
        "_id" : 1,
        "minCompatibleVersion" : 5,
        "currentVersion" : 6,
        "clusterId" : ObjectId("5bd8849513e9f7fb57277071")
  }
  shards:
        {  "_id" : "shard1",  "host" : "shard1/172.16.0.192:27018,172.16.0.193:27018,172.16.0.194:27018",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard2",  "host" : "shard2/172.16.0.192:27019,172.16.0.193:27019,172.16.0.194:27019",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard3",  "host" : "shard3/172.16.0.192:27020,172.16.0.193:27020,172.16.0.194:27020",  "state" : 1 }
  active mongoses:
        "4.0.3" : 3
  autosplit:
        Currently enabled: yes
  balancer:
        Currently enabled:  yes
        Currently running:  no
        Failed balancer rounds in last 5 attempts:  0
        Migration Results for the last 24 hours: 
                No recent migrations
  databases:
        {  "_id" : "config",  "primary" : "config",  "partitioned" : true }
                config.system.sessions
                        shard key: { "_id" : 1 }
                        unique: false
                        balancing: true
                        chunks:
                                shard1  1
                        { "_id" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "_id" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard1 Timestamp(1, 0) 
        {  "_id" : "testShard",  "primary" : "shard2",  "partitioned" : false,  "version" : {  "uuid" : UUID("842f5428-9e0a-49b4-9c18-ff1c95d1bfea"),  "lastMod" : 1 } }
        #資料庫testShard目前不支援分片（"partitioned" :false），資料庫檔案儲存在shard2片上（"primary" : "shard2"）

3、MongoDB分片是針對集合的，要想使集合支援分片，首先需要使其資料庫支援分片，為資料庫testShard啟用分片

mongos> sh.enableSharding("testShard")
{
        "ok" : 1,
        "operationTime" : Timestamp(1540986138, 3),
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1540986138, 3),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
                        "keyId" : NumberLong(0)
                }
        }
}

4、為分片欄位建立索引，同時為集合指定片鍵

mongos> db.users.ensureIndex({city:1})
{
        "raw" : {
                "shard3/172.16.0.192:27020,172.16.0.193:27020,172.16.0.194:27020" : {
                        "createdCollectionAutomatically" : false,
                        "numIndexesBefore" : 1,
                        "numIndexesAfter" : 2,
                        "ok" : 1
                }
        },
        "ok" : 1,
        "operationTime" : Timestamp(1540986455, 8),
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1540986455, 8),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
                        "keyId" : NumberLong(0)
                }
        }
}
mongos>  sh.shardCollection("testShard.users",{city:1})  
{
        "ok" : 0,
        "errmsg" : "Please create an index that starts with the proposed shard key before sharding the collection",
        "code" : 72,
        "codeName" : "InvalidOptions",
        "operationTime" : Timestamp(1540986499, 4),
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1540986499, 4),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
                        "keyId" : NumberLong(0)
                }
        }
}
mongos>

5、再次檢視分片叢集狀態

mongos> sh.status()
--- Sharding Status --- 
  sharding version: {
        "_id" : 1,
        "minCompatibleVersion" : 5,
        "currentVersion" : 6,
        "clusterId" : ObjectId("5bd8849513e9f7fb57277071")
  }
  shards:
        {  "_id" : "shard1",  "host" : "shard1/172.16.0.192:27018,172.16.0.193:27018,172.16.0.194:27018",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard2",  "host" : "shard2/172.16.0.192:27019,172.16.0.193:27019,172.16.0.194:27019",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard3",  "host" : "shard3/172.16.0.192:27020,172.16.0.193:27020,172.16.0.194:27020",  "state" : 1 }
  active mongoses:
        "4.0.3" : 3
  autosplit:
        Currently enabled: yes
  balancer:
        Currently enabled:  yes
        Currently running:  no
        Failed balancer rounds in last 5 attempts:  0
        Migration Results for the last 24 hours: 
                No recent migrations
  databases:
        {  "_id" : "config",  "primary" : "config",  "partitioned" : true }
                config.system.sessions
                        shard key: { "_id" : 1 }
                        unique: false
                        balancing: true
                        chunks:
                                shard1  1
                        { "_id" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "_id" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard1 Timestamp(1, 0) 
        {  "_id" : "test",  "primary" : "shard3",  "partitioned" : false,  "version" : {  "uuid" : UUID("fabfdcc3-0757-4042-be35-39efe9691f86"),  "lastMod" : 1 } }
        {  "_id" : "testShard",  "primary" : "shard2",  "partitioned" : true,  "version" : {  "uuid" : UUID("842f5428-9e0a-49b4-9c18-ff1c95d1bfea"),  "lastMod" : 1 } }
                testShard.users
                        shard key: { "city" : 1 }
                        unique: false
                        balancing: true
                        chunks:
                                shard2  1
                        { "city" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "city" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard2 Timestamp(1, 0) 
　　　　　　　　　#資料庫testShard支援分片（"partitioned" :true），資料庫檔案儲存在shard2片上

mongos>

6、向叢集插入測試資料

 

mongos> for(var i=1;i<1000000;i++) db.users.insert({userid:i,username:"chavin"+i,city:"beijing"})
mongos> for(var i=1;i<1000000;i++) db.users.insert({userid:i,username:"dbking"+i,city:"changsha"})

 7、再次檢視分片叢集狀態

mongos> sh.status()
--- Sharding Status --- 
  sharding version: {
        "_id" : 1,
        "minCompatibleVersion" : 5,
        "currentVersion" : 6,
        "clusterId" : ObjectId("5bd8849513e9f7fb57277071")
  }
  shards:
        {  "_id" : "shard1",  "host" : "shard1/172.16.0.192:27018,172.16.0.193:27018,172.16.0.194:27018",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard2",  "host" : "shard2/172.16.0.192:27019,172.16.0.193:27019,172.16.0.194:27019",  "state" : 1 }
        {  "_id" : "shard3",  "host" : "shard3/172.16.0.192:27020,172.16.0.193:27020,172.16.0.194:27020",  "state" : 1 }
  active mongoses:
        "4.0.3" : 3
  autosplit:
        Currently enabled: yes
  balancer:
        Currently enabled:  yes
        Currently running:  no
        Failed balancer rounds in last 5 attempts:  5
        Last reported error:  Could not find host matching read preference { mode: "primary" } for set shard2
        Time of Reported error:  Thu Nov 01 2018 18:22:23 GMT+0800 (CST)
        Migration Results for the last 24 hours: 
                2 : Success
  databases:
        {  "_id" : "config",  "primary" : "config",  "partitioned" : true }
                config.system.sessions
                        shard key: { "_id" : 1 }
                        unique: false
                        balancing: true
                        chunks:
                                shard1  1
                        { "_id" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "_id" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard1 Timestamp(1, 0) 
        {  "_id" : "test",  "primary" : "shard3",  "partitioned" : false,  "version" : {  "uuid" : UUID("fabfdcc3-0757-4042-be35-39efe9691f86"),  "lastMod" : 1 } }
        {  "_id" : "testShard",  "primary" : "shard2",  "partitioned" : true,  "version" : {  "uuid" : UUID("842f5428-9e0a-49b4-9c18-ff1c95d1bfea"),  "lastMod" : 1 } }
                testShard.users
                        shard key: { "city" : 1 }
                        unique: false
                        balancing: true
                        chunks:
                                shard1  1
                                shard2  1
                                shard3  1
                        { "city" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "city" : "beijing" } on : shard3 Timestamp(3, 0) 
                        { "city" : "beijing" } -->> { "city" : "shanghai" } on : shard2 Timestamp(3, 1) 
                        { "city" : "shanghai" } -->> { "city" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard1 Timestamp(2, 0) 
　　　　　　　　　　#資料庫testShard支援分片（"partitioned" :true），資料庫檔案儲存在shard1、shard2片、shard3上

測試完畢

 


 

 

 

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