一. MongoDB简介

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的面向文档的、NoSQL、内存数据库，是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的：

1. 模式自由 :可以把不同结构的文档存储在同一个数据库里

2. 面向集合的存储：适合存储 JSON风格文件的形式，

3. 完整的索引支持：对任何属性可索引，

4. 复制和高可用性：支持服务器之间的数据复制，支持主-从模式及服务器之间的相互复制。复制的主要目的是提供冗余及自动故障转移。

5. 自动分片：支持云级别的伸缩性：自动分片功能支持水平的数据库集群，可动态添加额外的机器。

6. 丰富的查询：支持丰富的查询表达方式，查询指令使用JSON形式的标记，可轻易查询文档中的内嵌的对象及数组。

7. 快速就地更新：查询优化器会分析查询表达式，并生成一个高效的查询计划。

8. 高效的传统存储方式：支持二进制数据及大型对象（如照片或图片）

MongoDB与关系型数据库的对照关系：

二. MongoDB的集群方案

MongoDB 有三种集群部署模式，分别为：主从复制（Master-Slaver）、副本集（Replica Set）和分片（Sharding）

实际生产环境中，通常将 Replica Set 和 Sharding 两种技术结合使用：每个分片上部署一个副本集

2.1 主从复制(不推荐)

MongoDB 官方建议用副本集替代主从复制

主从复制是 MongoDB 中最简单的数据库同步备份的集群技术，其基本的设置方式是建立一个主节点、和一个或多个从节点：

• 一个主节点(Primary)：

  提供所有的增、删、查、改服务；主节点要记录所有操作；当主节点出现故障时，只能人工介入，指定新的主节点，从节点不会自动升级为主节点；主节点故障时，该集群架构只能处于只读状态

• 一个/多个从节点(Secondary)：

  默认不提供任务服务，也可以通过设置使从节点提供查询服务；从节点要知道主节点的地址；从节点定期轮询主节点记录的操作，并在本节点执行

2.2 副本集(Replica Set)

类似'主从复制'，为一主多从的架构，主要区别在于：主节点发生故障时，副本集可以自动投票，选举出新的主节点，即 副本集是自带故障转移功能的主从复制

Replica Set 使用的是 N 个 mongod 节点构建的具备自动容错功能、自动恢复功能的高可用方案：

• 一个主节点(Primary)：

  1. 主节点负责数据的写入和更新，并在更新数据的同时，将操作信息写入名为 oplog 的日志文件当中

  2. 主节点还负责指定其他节点为从节点，并设置从节点数据的可读性，从而让从节点来分担集群读取数据的压力

• 多个从节点(Secondary)：

  从节点会定时轮询读取 oplog 日志，根据日志内容同步更新自身的数据，保持与主节点一致

• 仲裁节点(Arbiter)：

  该类节点可以不用单独存在，如果配置为仲裁节点，就主要负责在复本集中监控其他节点状态，投票选出主节点；仲裁节点不会用于存放数据；如果没有仲裁节点，那么投票工作将由所有节点共同进行

• 无效节点(Down)：

  当服务器挂掉或掉线时就会处于该状态

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2.3 分片(Sharding)

Sharding模式，通过将数据分开存储，不同服务器保存不同的数据(所有服务器数据的总和即为整个数据集)，来实现处理大量数据。几个核心词汇扫盲：

• mongod：核心数据库进程，是mongoDB的核心守护进程，用于处理数据请求、管理数据访问、执行后台管理操作

• mongos：MongoDB Shard Utility，分片群集的控制器和查询路由器

• mongo：交互式MongoDB Shell

构建一个 MongoDB 的分片集群，需要三个重要的组件，分别是分片服务器、配置服务器和路由服务器

• 分片服务器(Shard Server)

  即一个 mongod 数据库实例，用于存储实际的数据块；在实际生产中，一个 Shard Server 可由几台机器组成一个副本集来承担，防止因主节点单点故障导致整个系统崩溃

• 配置服务器(Config Server)

  即一个独立的 mongod 进程，保存集群和分片的元数据，在集群启动最开始时建立，保存各个分片包含数据的信息

• 路由服务器(Route Server)

  即一个独立的 mongos 进程，在集群中可作为路由使用，客户端由此接入，让整个集群看起来像是一个单一的数据库，提供客户端应用程序和分片集群之间的接口；Route Server 本身不保存数据，启动时从 Config Server 加载集群信息到缓存中，并将客户端的请求路由给每个 Shard Server，在各 Shard Server 返回结果后进行聚合并返回客户端

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三. Mongo集群部署

3.1 简单副本集部署

1）下载&解压

cd /usr/local/mongodb/
# 下载 
curl -O https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-4.0.0.tgz
# 复制至其他服务器
scp -P ${ssh端口} /usr/local/mongodb-linux-x86_64-4.0.0.tgz  ${用户名}@${主机}:/usr/local
# 解压 
tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-4.0.0.tgz

# 将解压包拷贝到指定目录 
mv mongodb-linux-x86_64-4.0.0/ /usr/local/mongodb

# 构建软连接
ln -s /usr/local/mongodb/bin/mongod /usr/bin/
ln -s /usr/local/mongodb/bin/mongo /usr/bin/

2）修改配置

# 创建相关存储目录 
cd /usr/local/mongodb 
# 创建db存放目录
mkdir -p ./data/db 
# 创建日志存放目录
mkdir -p ./logs
# 利用touch命令创建空白日志文件
touch ./logs/mongodb.log

vim mongodb.conf
########### 编辑mongodb配置文件 ###########
#端口号
port=27017
#db目录
dbpath=/usr/local/mongodb/data/db
#日志目录
logpath=/usr/local/mongodb/logs/mongodb.log
#kfile地址
keyFile=/data/mongodb/mongodb-keyfile
#日志增加而不是覆盖
logappend=true
#进程ID文件路径
pidfilepath=/var/run/mongod.pid
#允许远程IP连接
bind_ip=0.0.0.0
#操作日志大小
oplogSize=10000
#是否后台运行 进程在后台运行的守护进程模式
fork=true
#开启用户认证
#auth=true

3）创建副本集认证key文件

# 创建目录
mkdir -p /data/mongodb
# 创建key文件
openssl rand -base64 741 > /data/mongodb/mongodb-keyfile
# 复制key文件至其他服务器
scp -P ${ssh端口} /data/mongodb/mongodb-keyfile  ${用户名}@${主机}:/home/weihu/
scp -P ${ssh端口} /data/mongodb/mongodb-keyfile  ${用户名}@${主机}:/home/weihu/
# 移动至指定目录
mv /home/weihu/mongodb-keyfile /data/mongodb/mongodb-keyfile

# 修改成 600 的文件属性
chmod 600 /data/mongodb/mongodb-keyfile

4）启动服务

# 启动服务
mongod -f /usr/local/mongodb/mongodb.conf

5）组建副本集

# 选择admin数据库
use admin
# 创建配置项
config = {_id: 'replSet', members: [{_id: 0, host: '172.17.0.3:27018'},{_id: 1, host: '172.17.0.4:27018'},{_id: 2, host:'172.17.0.5:27018'}]}
{
    "_id" : "replSet",
    "members" : [
        {
            "_id" : 0,
            "host" : "${主机1}:27018"
        },
        {
            "_id" : 1,
            "host" : "${主机2}:27018"
        },
        {
            "_id" : 2,
            "host" : "${主机3}:27018"
        }
    ]
}
# 初始化副本集：返回{ "ok" : 1 }即成功
rs.initiate(config)
# 查看副本集状态，找到primary节点的IP
rs.status()

6）创建帐户密码

# 连接主节点
mongo --port 27018
# 切换数据库
use admin
#创建分配用户权限的帐户：admin
db.createUser(
      {
        user: "admin",
        pwd: "123456",
        roles: [ { role: "root", db: "admin" } ]
      }
    )
# 验证
db.auth('admin', '123456')
# 查询用户
show users
db.system.users.find()
#没有则创建mytest数据库
use mytest
# 创建数据库用户
db.createUser({user:"mytest",pwd:"mytest",roles:[{role:"dbOwner",db:"mytest"}]})  

7）设置开机启动

vi /etc/rc.d/rc.local #加入下面的自启动脚本 
/root/mongodb/bin/mongod -f /root/mongodb/mongo.conf

8）测试验证

# 连接服务
/usr/local/mongodb/bin/mongo 
# 测试
show dbs

3.2 分片集群部署