MongoDB的分片集群(二) ：mongodb4.x分片集群离线搭建&开启安全认证

西风未眠2024-02-06 20:22

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MongoDB的分片集群(一) : 基础知识

在《MongoDB的分片集群(一) : 基础知识》中梳理了分片集群的基础知识，本文则记录分片集群的离线搭建，并开启集群的安全认证的过程。

这是一篇结合自己踩过的坑，总结的笔记教程。

环境规划及准备

测试服务器数量：3台

测试服务器系统：centos7

mongodb版本：4.4.7（官网下载）

|----------|-----------|------------------------------------|
| IP | hostname | 部署内容 |
| 10.0.0.1 | mongodb01 | mongos,config,shard1,shard2,shard3 |
| 10.0.0.2 | mongodb02 | mongos,config,shard1,shard2,shard3 |
| 10.0.0.3 | mongodb03 | mongos,config,shard1,shard2,shard3 |

将离线安装包mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.4.7.tgz上传到服务器mongodb01，并在三台主机均添加hosts解析 ：

10.0.0.1 mongodb01
10.0.0.2 mongodb02
10.0.0.3 mongodb03

集群部署

1. 集群节点配置

包含mongos、config、shard1、shard2、shard3五个集群部署步骤。

1.1 在mongodb01准备集群环境

1.1.1 创建相关目录，安装mongodb集群
# mkdir -p /home/mongodb/cluster/{config,mongos,shard1,shard2,shard3}/{data,logs}
# tar xf mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.4.7.tgz
# mv mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.4.7 /home/mongodb/mongodb-4.4.7
1.1.2 创建配置文件

1）创建config集群配置文件：

[root@mongodb01 config]# cat /home/mongodb/cluster/config/mongod.conf
# where to write logging data.
systemLog:
destination: file
logAppend: true
path: /home/mongodb/cluster/config/logs/mongod.log
# Where and how to store data.
storage:
dbPath: /home/mongodb/cluster/config/data
journal:
enabled: true
# how the process runs
processManagement:
fork: true
timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
pidFilePath: /home/mongodb/cluster/config/mongod.pid
# network interfaces
net:
port: 27018
  bindIp: mongodb01
replication:
replSetName: test
sharding:
clusterRole: configsvr

2）创建shard1配置文件：

[root@mongodb01 shard1]# cat /home/mongodb/cluster/shard1/mongod.conf
# where to write logging data.
systemLog:
destination: file
logAppend: true
path: /home/mongodb/cluster/shard1/logs/mongod.log

# Where and how to store data.
storage:
dbPath: /home/mongodb/cluster/shard1/data
journal:
enabled: true
# how the process runs
processManagement:
fork: true
timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
pidFilePath: /home/mongodb/cluster/shard1/mongod.pid
# network interfaces
net:
port: 27019
  bindIp: mongodb01
replication:
  replSetName: shard1
sharding:
clusterRole: shardsvr

3）创建shard2配置文件：

[root@mongodb01 shard2]# cat /home/mongodb/cluster/shard2/mongod.conf
# where to write logging data.
systemLog:
destination: file
logAppend: true
path: /home/mongodb/cluster/shard2/logs/mongod.log

# Where and how to store data.
storage:
dbPath: /home/mongodb/cluster/shard2/data
journal:
enabled: true
# how the process runs
processManagement:
fork: true
timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
pidFilePath: /home/mongodb/cluster/shard2/mongod.pid
# network interfaces
net:
port: 27020
  bindIp: mongodb01
replication:
  replSetName: shard2 
sharding:
clusterRole: shardsvr

4）创建shard2配置文件：

[root@mongodb01 shard3]# cat /home/mongodb/cluster/shard3/mongod.conf
# where to write logging data.
systemLog:
destination: file
logAppend: true
path: /home/mongodb/cluster/shard3/logs/mongod.log

# Where and how to store data.
storage:
dbPath: /home/mongodb/cluster/shard3/data
journal:
enabled: true
# how the process runs
processManagement:
fork: true
timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
pidFilePath: /home/mongodb/cluster/shard3/mongod.pid
# network interfaces
net:
port: 27021
  bindIp: mongodb01
replication:
  replSetName: shard3
sharding:
clusterRole: shardsvr

5）创建mongos配置文件：

[root@mongodb01 mongos]# cat /home/mongodb/cluster/mongos/mongod.conf
  # where to write logging data.
systemLog:
destination: file
logAppend: true
path: /home/mongodb/cluster/mongos/logs/mongod.log

# how the process runs
processManagement:
fork: true
timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
pidFilePath: /home/mongodb/cluster/mongos/mongod.pid

# network interfaces
net:
port: 27017
  bindIp: mongodb01
sharding:
configDB: test/mongodb01:27018,mongodb02:27018,mongodb03:27018   #test是指在config配置文件中的replSetName: test
1.1.3 分发配置文件到mongodb02和mongodb03
# scp -r /home/mongodb/ root@mongodb02:/home/
# scp -r /home/mongodb/ root@mongodb03:/home/

1.2 另外两台主机配置

1.2.1 修改配置文件

在mongodb02执行修改：

# find /home/mongodb/cluster/ -type f -name "*.conf" -exec sed -i 's#bindIp: mongodb01#bindIp: mongodb02#g' {} +
# grep -nr "bindIp: mongodb02" /home/mongodb/cluster/

在mongodb03执行修改：

# find /home/mongodb/cluster/ -type f -name "*.conf" -exec sed -i 's#bindIp: mongodb01#bindIp: mongodb03#g' {} +
# grep -nr "bindIp: mongodb03" /home/mongodb/cluster/
1.2.2 三台主机配置环境变量
# echo "export PATH=/home/mongodb/mongodb-4.4.7/bin:\$PATH" >>/etc/profile
# source /etc/profile

2. 依次启动集群并初始化

顺序为先启动并初始化config，其次是分片集群，最后是mongos

2.1 启动并初始化config集群

2.1.1 启动config

在三台主机均运行命令：

# mongod -f /home/mongodb/cluster/config/mongod.conf
2.1.2 初始化config集群

在mongodb01服务器登录到config，进行初始化：

[root@mongodb01 ~]# mongo --host mongodb01 --port 27018 #登录到config后，执行后面2条命令
#初始化集群
rs.initiate(
  {
    _id: "test",
    configsvr: true,
    members: [
      { _id : 0, host : "mongodb01:27018" },
      { _id : 1, host : "mongodb02:27018" },
      { _id : 2, host : "mongodb03:27018" }
    ]
  }
)

rs.status()  #查看集群状态

2.2 启动并初始化3个shard分片集群

2.2.1 启动shard集群节点

三个节点每个节点执行以下命令启动3个shard分片副本集节点

# mongod -f /home/mongodb/cluster/shard1/mongod.conf
# mongod -f /home/mongodb/cluster/shard2/mongod.conf
# mongod -f /home/mongodb/cluster/shard3/mongod.conf
2.2.2 初始化shard集群

1）连接到第一个分片shard1初始化：

[root@mongodb01 ~]# mongo --host mongodb01 --port 27019 #登录到shard1，执行后面的命令
rs.initiate(
  {
    _id: "shard1",
    members: [
      { _id : 0, host : "mongodb01:27019" },
      { _id : 1, host : "mongodb02:27019" },
      { _id : 2, host : "mongodb03:27019" }
    ]
  }
)
> rs.status()  #查看集群状态

##在PRIMARY节点创建管理员账号：
> use admin
> db.createRole({role:'sysadmin',roles:[],privileges:[{resource:{anyResource:true},actions:['anyAction']}]});
> db.createUser({user:'root',pwd:'root@Sre2023',roles:[{role:'sysadmin',db:'admin'}]});

2）连接到第二个分片shard2初始化：

[root@mongodb01 ~]# mongo --host mongodb01 --port 27020 #登录到shard2，执行后面的命令
rs.initiate(
  {
    _id: "shard2",
    members: [
      { _id : 0, host : "mongodb01:27020" },
      { _id : 1, host : "mongodb02:27020" },
      { _id : 2, host : "mongodb03:27020" }
    ]
  }
)
> rs.status()       #查看集群状态

##在PRIMARY节点创建管理员账号：
> use admin
> db.createRole({role:'sysadmin',roles:[],privileges:[{resource:{anyResource:true},actions:['anyAction']}]});
> db.createUser({user:'root',pwd:'root@Sre2023',roles:[{role:'sysadmin',db:'admin'}]});

3）连接到第一个分片shard3初始化：

[root@mongodb01 ~]# mongo --host mongodb01 --port 27021  #登录到shard3，执行后面的命令
rs.initiate(
  {
    _id: "shard3",
    members: [
      { _id : 0, host : "mongodb01:27021" },
      { _id : 1, host : "mongodb02:27021" },
      { _id : 2, host : "mongodb03:27021" }
    ]
  }
)
> rs.status()

#在PRIMARY节点创建管理员账号：
> use admin
> db.createRole({role:'sysadmin',roles:[],privileges:[{resource:{anyResource:true},actions:['anyAction']}]});
> db.createUser({user:'root',pwd:'root@Sre2023',roles:[{role:'sysadmin',db:'admin'}]});

2.3 启动并初始化mongos

2.3.1 在3个节点启动mongos-router
# mongos -f /home/mongodb/cluster/mongos/mongod.conf #注意是mongos不是mongod，否则会报错Unrecognized option: sharding.configDB
2.3.2 连接到第一个mongos节点初始化，将三个分片集群加入mongos
[root@mongodb01 ~]# mongo --host mongodb01 --port 27017
> sh.addShard( "shard1/mongodb01:27019,mongodb02:27019,mongodb03:27019");
> sh.addShard( "shard2/mongodb01:27020,mongodb02:27020,mongodb03:27020");
> sh.addShard( "shard3/mongodb01:27021,mongodb02:27021,mongodb03:27021");
> sh.status()

# 创建管理员账号：
> use admin
> db.createRole({role:'sysadmin',roles:[],privileges:[{resource:{anyResource:true},actions:['anyAction']}]});
> db.createUser({user:'root',pwd:'root@Sre2023',roles:[{role:'sysadmin',db:'admin'}]});

3. 测试分片集群

3.1 创建测试数据

[root@mongodb01 ~]# mongo --host mongodb01 --port 27017  #登录mongos进行后面的操作
> use sre  #创建一个新的db
> sh.enableSharding("sre")  #为sre数据库启用分片
> sh.shardCollection("sre.table1", {"_id": "hashed" }) #为table1集合设置分片规则

##插入1000条数据验证
> for (i = 1; i <= 1000; i=i+1){db.table1.insert({'book': 1})}

#查看插入的数据量
> db.table1.find().count()

#查看table1在3个分片集群的分片情况，包括data、docs、chunk数据：
> db.table1.getShardDistribution()

3.2 验证数据

访问3个分片集群，查看各自存储的数据量是否与上一步看到的一致(现在还没有开启安全认证，无论是否使用管理员账号密码登录，都能正常看到数据)。

查看shard1：

[root@mongodb01 ~]# mongo --host mongodb01 --port 27019
shard1:PRIMARY> show dbs;
admin 0.000GB
config 0.001GB
local 0.001GB
sre 0.000GB
shard1:PRIMARY> use sre
switched to db sre
shard1:PRIMARY> show collections;
table1
shard1:PRIMARY> db.table1.find().count()
336   #核对此数据
shard1:PRIMARY>

查看shard2：

[root@mongodb01 ~]# mongo --host mongodb01 --port 27020
shard2:PRIMARY> show dbs
admin 0.000GB
config 0.001GB
local 0.001GB
sre 0.000GB
shard2:PRIMARY> use sre
switched to db sre
shard2:PRIMARY> show collections;
table1
shard2:PRIMARY> db.table1.find().count()
318 #核对此数据
shard2:PRIMARY>

查看shard3：

[root@mongodb01 ~]# mongo --host mongodb01 --port 27021
shard3:PRIMARY> show dbs;
admin 0.000GB
config 0.001GB
local 0.001GB
sre 0.000GB
shard3:PRIMARY> use sre
switched to db sre
shard3:PRIMARY> show collections;
table1
shard3:PRIMARY> db.table1.find().count()
346  #核对此数据
shard3:PRIMARY>

4. 开启安全认证

4.1 创建keyfile

在mongodb01服务器创建keyfile

# openssl rand -base64 756 > /home/mongodb/cluster/test_keyfile.file
# chmod 400 /home/mongodb/cluster/test_keyfile.file

4.2 分发keyfile

分发到mongodb02和mongodb03，并检查确保文件权限为400：

# scp /home/mongodb/cluster/test_keyfile.file root@mongodb02:/home/mongodb/cluster/
# scp /home/mongodb/cluster/test_keyfile.file root@mongodb03:/home/mongodb/cluster/

4.3 停止所有集群节点

每个节点依次关闭mongod和mongos

# killall mongod
# killall mongos

4.4 修改配置文件

每一个config节点和shard节点配置文件mongod.conf添加以下内容：

security:
 keyFile: /home/mongodb/cluster/test_keyfile.file
 authorization: enabled

在每个mongos节点添加以下内容：

security:
 keyFile: /home/mongodb/cluster/test_keyfile.file

mongos比mongod少了authorization：enabled的配置，原因是:

副本集加分片的安全认证需要配置两方面的，副本集各个节点之间使用内部身份验证，用于内部各个mongo实例的通信，只有相同keyfile才能相互访问。所以都要开启keyFile: /home/mongodb/cluster/test_keyfile.file

然而mongod保存数据的分片。mongos只做路由，不保存数据。所以所有的mongod开启访问数据的授权authorization:enabled。这样用户只有账号密码正确才能访问到数据。

4.5 服务启动

三台服务器依次启动config、shard分片集群和mongos：

# mongod -f /home/mongodb/cluster/config/mongod.conf
# mongod -f /home/mongodb/cluster/shard1/mongod.conf
# mongod -f /home/mongodb/cluster/shard2/mongod.conf
# mongod -f /home/mongodb/cluster/shard3/mongod.conf
# mongos -f /home/mongodb/cluster/mongos/mongod.conf

此时必须使用账号密码登录，才能看到数据了：

###登录mongos
mongo --host mongodb01 --port 27017 -u "root" -p"root@Sre2023" --authenticationDatabase "admin"

###登录shard分片集群
mongo --host mongodb01 --port 27019 -u "root" -p"root@Sre2023" --authenticationDatabase "admin"
mongo --host mongodb01 --port 27020 -u "root" -p"root@Sre2023" --authenticationDatabase "admin"
mongo --host mongodb01 --port 27021 -u "root" -p"root@Sre2023" --authenticationDatabase "admin"

再次按照3. 测试分片集群中测试数据分片，成功。

5. 几个命令

mongos> use sre
mongos> db.table1.stats().sharded  #查看table1是否分片
true  #true表示已经开启分片，如果集合没有开启分片，会返回：Collection sre.sre.table4 is not sharded.
mongos> 
mongos> db.table1.stats().shards   #查询分片的详细状态数据，db.table1.stats()返回的数据更多
##返回非常详细的数据
mongos> db.table1.getShardDistribution()  #在mongo上查看数据分布

踩过的坑：

之前在网上看过很多文章，大都是没有做安全认证；有部分文章做了安全认证，但是只在mongos上创建了管理员账号，shard集群没有创建。

这样的集群等创建好之后，无账号登录shard分片集群会发现看不到db了；用mongos创建的账号又无法登录shard集群。所以创建管理员账号，需要mongos和shard集群都创建，才能正常看到数据。

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