MongoDB3.6高可用集群（分片技术）

介绍

时下大数据时代，海量数据与吞吐量的数据库应用对单机的性能造成了较大的压力，将会发生CPU耗尽，存储压力大，可用资源耗尽等问题。
便出现了新的技术，分片技术。它是MongoDB用来将大型集合分割到不同服务器上所采用的的方法，它几乎是能够自动完成所有事情，只要告诉MongoDB要分配的数据，它就能够自动维护数据到不同服务器之间均衡存储。

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分片机制提供了三种优势：

  1. 对集群进行抽象，让集群"不可见"
  2. 保证集群总是可读写
  3. 使得集群易于扩展

分片集群架构：

Config server：存储集群所有节点，分片数据路由信息，默认需要配置3个config server节点；
Mongos：提供对外应用的访问，所有操作均通过mongos执行，一般有多个mongos节点，数据迁移和数据自动平衡；
Mongod：存储应用数据记录，一般有多个Mongod节点，达到数据的分片目的。

系统环境：

1. 三台服务器配置如下：

IP地址路由服务器配置服务器shard1shard2shard3
192.168.96.10 20000 21000 27001 27002 27003
192.168.96.11 20000 21000 27001 27002 27003
192.168.96.12 20000 21000 27001 27002 27003

2.操作系统：CentOS 7

3.关闭防火墙和Selinux功能

4.软件包:mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.6.tgz 密码：4h77

开始部署

第一部分 三台服务器安装及配置

1.解压安装包

tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.6.tgz -C /usr/local

2.切换到软件目录

cd /usr/local

3.重命名目录名

mv mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.6 mongodb

4.创建路由、配置、分片服务器的配置、数据、日志管理目录
mkdir -p /data/mongodb/conf
mkdir -p /data/mongodb/mongos/log
mkdir -p /data/mongodb/config/data
mkdir -p /data/mongodb/config/log

#循环创建分片服务器目录
for i in 1 2 3
do
    mkdir -p /data/mongodb/shard$i/data
    mkdir -p /data/mongodb/shard$i/log
done
5.创建管理用户

useradd -M -s /sbin/nologin mongo

6.修改目录权限

chown -R mongo.mongo /usr/local/mongodb
chown -R mongo.mongo /data/mongodb

7.添加到系统环境变量中

echo "PATH=/usr/local/mongodb/bin:$PATH" >> /etc/profile

8.重新加载环境变量

source /etc/profile

9.系统参数优化(当前用户永久生效)
1.编辑当前用户.bash_profile文件
vim  ~/.bash_profile
2.追加以下优化参数
ulimit -n 25000            //可以打开的最大文件数量
ulimit -u 25000            //用户最大可用的进程数
sysctl -w vm.zone_reclaim_mode=0                 //当内存不足时，从其他节点分配内存
3.重新加载
source ~/.bash_profile
从Centos7版本开始，MongoDB会建议关闭系统的THP特性，否则可能会导致性能下降。
1. 编辑rc.local文件
vim /etc/rc.d/rc.local
2.在文末添加以下内容
......
//对大内存页面优化
if test -f /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled; then
 echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
 fi
 if test -f /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag; then
 echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag
 fi
3.赋予rc.local文件执行权限
chmod +x /etc/rc.d/rc.local

特别提醒：请检查三台服务器配置是否都已经配置并启动好

第二部分 配置服务器（三台配置步骤一致）

1.创建配置文件

vim /data/mongodb/conf/config.conf

#配置文件内容
pidfilepath = /data/mongodb/config/log/config-srv.pid
dbpath = /data/mongodb/config/data
logpath = /data/mongodb/config/log/config-srv.log
logappend = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 21000
fork = true
#declare this is a config db of a cluster;
configsvr = true

#复制集名称
replSet=configs

#设置最大连接数
maxConns=20000
2.创建启动脚本：

vim /usr/lib/systemd/system/mongo-config.service

[Unit]
Description=mongodb-config
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target
[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongod -f /data/mongodb/conf/config.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/usr/local/mongodb/bin/mongod --shutdown -f /data/mongodb/conf/config.conf

PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target
3.启动configsrv服务器
systemctl daemon-reload
systemctl enable mongo-config
systemctl start mongo-config

特别提醒：三台服务器都配置完毕后，再进行以下初始化步骤

4.初始化复制集（登录任意一台服务器进行初始化复制集）

mongo --port 21000

//配置
> config={"_id":"configs",members:[{"_id":0,"host":"192.168.96.10:21000"},{"_id":1,"host":"192.168.96.11:21000"},{"_id":2,"host":"192.168.96.12:21000"}]}

//初始化
> rs.initiate(config)

//查看状态
> rs.status()

第三部分 分片服务器

一、shard1分片服务器

1.创建配置文件

vim /data/mongodb/conf/shard1.conf

pidfilepath = /data/mongodb/shard1/log/shard1.pid
dbpath = /data/mongodb/shard1/data
logpath = /data/mongodb/shard1/log/shard1.log
logappend = true
journal = true
quiet = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27001
fork = true

#复制集名称
replSet=shard1

#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true

#设置最大连接数
maxConns=20000
2.创建启动脚本

vim /usr/lib/systemd/system/mongo-shard1.service

[Unit]
Description=mongodb-shard1
After= mongo-config.target network.target
[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongod -f /data/mongodb/conf/shard1.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/usr/local/mongodb/bin/mongod --shutdown -f /data/mongodb/conf/shard1.conf
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target
3.启动服务
systemctl daemon-reload
systemctl enable mongo-shard1
systemctl start mongo-shard1

特别提醒：三台服务器都配置完毕后，再进行以下初始化步骤

4.初始化复制集（登录任意一台服务器进行初始化复制集）

mongo --port 27001

> use admin

> config={
"_id":"shard1",members:[{"_id":0,"host":"192.168.96.10:27001",arbiterOnly:true},{"_id":1,"host":"192.168.96.11:27001"},{"_id":2,"host":"192.168.96.12:27001"}]}

> rs.initiate(config)

> rs.status()

二、shard2分片服务器

1.创建配置文件

vim /data/mongodb/conf/shard2.conf

pidfilepath = /data/mongodb/shard2/log/shard2.pid
dbpath = /data/mongodb/shard2/data
logpath = /data/mongodb/shard2/log/shard2.log
logappend = true
journal = true
quiet = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27002
fork = true
#复制集名称
replSet=shard2
#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true
#设置最大连接数
maxConns=20000
2.创建启动脚本

vim /usr/lib/systemd/system/mongo-shard2.service

[Unit]
Description=mongodb-shard2
After= mongo-config.target network.target
[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongod -f /data/mongodb/conf/shard2.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/usr/local/mongodb/bin/mongod --shutdown -f /data/mongodb/conf/shard2.conf
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target
3.启动服务
systemctl daemon-reload
systemctl enable mongo-shard2
systemctl start mongo-shard2

特别提醒：三台服务器都配置完毕后，再进行以下初始化步骤

4.初始化复制集（登录任意一台服务器进行初始化复制集）

mongo --port 27002

> use admin

> config={"_id":"shard2",members:[{ "_id":0,"host":"192.168.96.10:27002"}, {"_id":1,"host":"192.168.96.11:27002",arbiterOnly:true},{"_id":2,"host":"192.168.96.12:27002"}]}

> rs.initiate(config);

> rs.status()

shard3分片服务器

1.创建配置文件

vim /data/mongodb/conf/shard3.conf

pidfilepath = /data/mongodb/shard3/log/shard3.pid
dbpath = /data/mongodb/shard3/data
logpath = /data/mongodb/shard3/log/shard3.log
logappend = true
journal = true
quiet = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27003
fork = true

#复制集名称
replSet=shard3
#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true

#设置最大连接数
maxConns=20000
2.创建启动脚本

vim /usr/lib/systemd/system/mongo-shard3.service

```[Unit]
Description=mongodb-shard3
After= mongo-config.target network.target
[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongod -f /data/mongodb/conf/shard3.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/usr/local/mongodb/bin/mongod --shutdown -f /data/mongodb/conf/shard3.conf

PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target


#### 3.创建启动脚本

systemctl daemon-reload
systemctl enable mongo-shard3
systemctl start mongo-shard3


**特别提醒：三台服务器都配置完毕后，再进行以下初始化步骤**

#### 4.初始化复制集（登录任意一台服务器进行初始化复制集）

> mongo --port 27003

use admin

config={"_id":"shard3",members:[{ "_id":0,"host":"192.168.96.10:27003"}, {"_id":1,"host":"192.168.96.11:27003"},{"_id":2,"host":"192.168.96.12:27003",arbiterOnly:true}]}

rs.initiate(config)

rs.status()

第四部分 mongos路由服务器

1.创建配置文件

vim /data/mongodb/conf/mongos.conf

pidfilepath = /data/mongodb/mongos/log/mongos.pid
logpath = /data/mongodb/mongos/log/mongos.log
logappend = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 20000
fork = true

#监听的配置服务器的地址：端口，（重要、重要、重要）
configdb = configs/192.168.96.10:21000,192.168.96.11:21000,192.168.96.12:21000

#设置最大连接数
maxConns=20000
2.创建启动脚本

vim /usr/lib/systemd/system/mongos.service

[Unit]
Description=Mongo Router Service
After=mongo-config.service

[Service]
Type=forking
User=mongo
Group=mongo
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongos --config /data/mongodb/conf/mongos.conf
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
3.启动服务
systemctl daemon-reload
systemctl enable mongos
systemctl start mongos

特别提醒：三台服务器都配置完毕后，再进行以下步骤

4.启动分片功能（登录任意一台服务器）

mongo --port 20000

> use admin

> sh.addShard("shard1/192.168.96.10:27001,192.168.96.11:27001,192.168.96.12:27001")
sh.addShard("shard2/192.168.96.10:27002,192.168.96.11:27002,192.168.96.12:27002")
sh.addShard("shard3/192.168.96.10:27003,192.168.96.11:27003,192.168.96.12:27003")

> sh.status()
5.检查分片是否成功
> use school
> for(i=1;i<=1000;i++){db.user.insert({"id":i,"name":"jack"+i})}

//开启school数据库分片功能
> db.runCommand({enablesharding:"school"}};

//指定school数据库需要分片的集合和片键
> db.runCommand({shardcollection:"school.user",key:{id:1}})

//查看状态
> db.user.stats()

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