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一、MongoDB介紹

1.1 MongoDB簡介

MongoDB是一個開源的文檔數據庫，使用JSON格式存儲和操作數據，具有高度靈活性和可擴展性。MongoDB的數據模型是面向文檔的，這意味著它可以存儲各種類型的數據，如數組、嵌套文檔和二進制數據。MongoDB是一種NoSQL數據庫，不需要使用傳統的表格結構。MongoDB是分布式的，可以在多臺服務器上部署，支持自動分片，可以實現高可用性和橫向擴展。MongoDB還帶有很多強大的功能，包括聚合框架、索引、MapReduce等，支持多種編程語言和多種平臺。它被廣泛用于Web應用程序、大數據分析和實時數據處理等領域。

1.2 MongoDB特點

面向文檔的數據模型：MongoDB是一種面向文檔的數據庫，這意味著它使用文檔來存儲數據，文檔是一個鍵值對集合，是非常靈活的數據模型。

分布式：MongoDB支持分布式數據存儲，可以將數據分布在多個服務器上，從而實現更高的可用性和可擴展性。

高性能：MongoDB支持高性能讀寫，能夠在海量數據環境下快速響應。

強大的查詢語言：MongoDB支持豐富的查詢語言，包括聚合管道、地理空間查詢、全文搜索等，能夠滿足各種查詢需求。

靈活的數據模型：MongoDB的文檔的格式非常靈活，沒有固定的架構，可以按照需求進行調整。同時，支持動態添加字段和修改文檔結構。

可擴展性：MongoDB非常容易擴展，可以通過水平擴展的方式來增加服務器數量，以滿足不斷增長的數據和請求量。

可視化管理工具：MongoDB提供了可視化的管理工具，如MongoDB Compass，使得管理和操作MongoDB數據庫更加方便。

二、MongoDB主從復制介紹

2.1 MongoDB主從復制

MongoDB主從復制是一種數據同步機制，通過該機制可以將一個 MongoDB 實例的數據復制到其他多個實例中，以提高數據的可靠性和可用性。在主從復制中，有一個主節點（也稱為主服務器），負責接收寫入請求并將數據同步到從節點（也稱為從服務器）。從節點只能處理讀操作，而不允許寫入操作。

主從復制的核心是復制集（Replica Set），它由多個 MongoDB 實例組成。一個復制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后，將自己的數據更新為與主節點一致的狀態，確保數據的一致性。

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數據到其他從節點。這種自動切換的機制可以保證系統的高可用性和可靠性。

主從復制還可以通過讀寫分離的方式提高讀寫性能。將讀操作分發到從節點，從而減輕主節點的負載壓力，提高系統的并發處理能力。MongoDB主從復制是一種可靠、高效的數據同步機制，可以幫助用戶保證數據的完整性和可用性。

2.2MongoDB副本集

副本集在mongodb中是是一組 mongod保持相同的數據集過程，副本集提供冗余和高可用性，并且是所有生產部署的基礎。

復制提供冗余并增加數據可用性，在不同數據庫服務器上具有多個數據副本，復制可以提供一個級別的單一數據庫服務器丟失的容錯能力。

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.本次實踐準備三臺服務器，操作系統為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主從復制。

四、安裝MongoDB

4.1 安裝說明

三臺服務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倉庫各鏡像源狀態

[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 修改綁定IP

修改/etc/mongod.conf 配置文件中的mongodb服務綁定的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 1648 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 1648 master systemd[1]: Started MongoDB Database Server.
Sep 13 1648 master mongod[1472]: {"t":{"$date":"2023-09-13T0848.292Z"},"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 查看MongoDB版本

查看當前安裝的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數據庫

直接本地進入mongodb

mongo

5.2 創建admin賬號

在mongodb內創建用戶管理員admin賬號

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

5.3 創建測試賬號

進入admin數據庫內，使用admin賬號驗證登錄。

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

在在mongodb內創建huawei用戶，用戶角色權限為“root”。

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

5.4 訪問測試數據庫

使用admin賬號連接mongodb

mongo -uadmin -padmin --authenticationDatabase admin

5.5 在主節點創建key文件

在主節點創建key文件

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

在兩個從節點創建目錄

mkdir -p /data/mongodb/

5.5 拷貝key文件

將key文件發送兩個從節點

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 目錄及文件授權

在三個節點服務器中，執行以下命令，對相關目錄及文件進行授權操作·。

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

6.3 編輯/etc/mongod.conf文件

在三個節點服務器中，編輯/etc/mongod.conf文件。

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

三個節點服務器，重啟mongodb服務。

systemctl restart mongod

七、配置MongoDB主從

7.1 用戶認證

連接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 主庫查看副本集配置

master主節點，退出mongodb，重新連接后，使用huawei賬號驗證。

使用huawei賬號進行認證

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

查看副本集配置

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 查看副本集狀態

查看副本集狀態

rs0:PRIMARY>  rs.status()
{
"set" : "rs0",
"date" : ISODate("2023-09-13T1054.675Z"),
"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("2023-09-13T1049.099Z"),
"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("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z")
},
"lastStableRecoveryTimestamp" : Timestamp(1694600279, 1),
"electionCandidateMetrics" : {
"lastElectionReason" : "electionTimeout",
"lastElectionDate" : ISODate("2023-09-13T1008.624Z"),
"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("2023-09-13T1008.987Z"),
"wMajorityWriteAvailabilityDate" : ISODate("2023-09-13T1010.491Z")
},
"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("2023-09-13T1049Z"),
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"infoMessage" : "",
"electionTime" : Timestamp(1694599928, 1),
"electionDate" : ISODate("2023-09-13T1008Z"),
"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("2023-09-13T1049Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2023-09-13T1049Z"),
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2023-09-13T1054.667Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2023-09-13T1054.192Z"),
"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("2023-09-13T1049Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2023-09-13T1049Z"),
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2023-09-13T1054.667Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2023-09-13T1054.192Z"),
"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("2023-09-13T1059Z"),
"majorityOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1694600459, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"majorityWriteDate" : ISODate("2023-09-13T1059Z")
},
"maxBsonObjectSize" : 16777216,
"maxMessageSizeBytes" : 48000000,
"maxWriteBatchSize" : 100000,
"localTime" : ISODate("2023-09-13T1002.808Z"),
"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 查看從庫狀態

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

mongo

審核編輯：黃飛

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