使用Docker搭建MongoDB 5.0版本副本集集群

1、mongodb集群

首先我们需要了解mongodb的集群模式，mongodb安装分为单机安装和集群安装。集群安装分为：主从复制（Master-Slaver）集群、副本集（Replica Set）集群和分片集群（Sharded Cluster）。MongoDB的主从复制（Master-Slave Replication）已不再是官方推荐的特性，并且在未来的版本中可能会被移除。MongoDB官方推荐使用副本集（Replica Set）作为高可用性的解决方案。

1.1主从复制存在的问题

单点故障：Master节点故障时，没有自动故障转移机制。
数据量有限：Slave节点数据通常不可写，限制了数据总量的增长。
延迟和同步问题：Slave节点可能会落后于Master，导致数据延迟。
资源利用率低：需要额外资源来运行Slave节点。

1.2 副本集的优点

自动故障转移。
读写分离，能提供更好的读扩展能力。
副本集成员可配置为arbiter（仲裁），提供投票决定谁是主节点。

1.3 分片集群

用于跨多个服务器分布数据的方法，用于支持非常大的数据集和高吞吐量的操作

2、副本集节点选择

一个副本集最多有50个节点并且最多支持7个投票节点，其余节点必须是没有投票权的节点。副本集通过设置priority决定优先级，默认优先级为1，priority值是0到100之间的数字，数字越大优先级越高，priority=0，则此节点永远不能成为主节点primay。

副本集的最小推荐配置是三个节点：

一个主节点和两个从节点
一个主节点、一个从节点和仲裁节点

如果可能，尽可能在副本集中使用奇数个数据成员，而不要使用仲裁者。所以推荐使用的最低配置为：一个主节点和两个从节点。副本集在部署时如果当节点数目为偶数个时，需要部署一个仲裁节点，否则偶数个节点，当主节点挂了后，其他节点会变为只读。不会去选举其他主节点。

关于仲裁者说明：

仲裁者可随意部署在网络通的任何地方，不会占用什么系统资源，它只提供投票选举的功能，不存储数据。

3、拉取mongodb镜像

sh 复制代码

docker pull mongo:5.0

4、创建mongodb文件夹

首先在宿主机里面创建mongodb的存储数据文件夹

sh 复制代码

mkdir mongo01 && cd mongo01

进入mongo01创建conf、data、logs、tmp文件夹

sh 复制代码

mkdir conf data logs tmp

进入conf文件夹编写mongod.conf文件

properties 复制代码

# 数据库文件存储位置
dbpath = /data/db
# log文件存储位置
logpath = /data/log/mongod.log
# 使用追加的方式写日志
logappend = true
# 是否以守护进程方式运行
# fork = true
# 全部ip可以访问
bind_ip = 0.0.0.0
# 端口号
port = 27017
# 是否启用认证
auth = true
# 设置oplog的大小(MB)
oplogSize=2048
#指定秘钥文件
keyFile = /data/key/mongo.key
#指定副本集名称
replSet = rs

MongoDB 的 mongod.conf 文件从版本 3.2 开始支持 YAML 格式。可以使用更加简洁和结构化的语法来配置 MongoDB

yaml 复制代码

# mongod.conf
# for documentation of all options, see:
#   http://docs.mongodb.org/manual/reference/configuration-options/
# Where and how to store data.
storage:
  dbPath: /data/db
  journal:
    enabled: true
#  engine:
  wiredTiger:
    engineConfig:
      cacheSizeGB: 1
# where to write logging data.
systemLog:
  destination: file
  logAppend: true
  path: /tmp/mongod.log
# network interfaces
net:
  port: 27017
  #bindIp: 127.0.0.1
  bindIp: 0.0.0.0
# how the process runs
processManagement:
  timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
#开启认证
security:
  keyFile: /data/key/mongo.key
  authorization: enabled

#operationProfiling:

#replication:  配副本集名
replication:
  replSetName: rs

#sharding:

## Enterprise-Only Options:

#auditLog:

#snmp:

后面使用YAML格式进行配置说明。由于搭建副本集服务器，开启认证的同时，必须指定keyFile参数，节点之间的通讯基于该keyFile进行的。否则会启动失败。我们通过 docker logs 容器ID 查看docker日志可以发现启动的时候会报错：

BadValue: security.keyFile is required when authorization is enabled with replica sets

所以开始之前我们先把开启认证给注释掉，集群搭建成功后在开启认证。配置如下：

yaml 复制代码

#开启认证
#security:
#  keyFile: /data/key/mongo.key
#  authorization: enabled

然后把配置好的mongo01文件夹拷贝两份

sh 复制代码

cp -r mongo01 mongo02
cp -r mongo01 mongo03

5、启动mongodb容器实例

Linux路径：

sh 复制代码

docker run -d --name mongo01 -p 27017:27017 --privileged=true -v ~/config/mongodb/mongo01/data:/data/db -v ~/config/mongodb/mongo01/conf:/data/configdb -v ~/config/mongodb/mongo01/logs:/data/log/  -v ~/config/mongodb/mongo01/tmp:/tmp  mongo:5.0   -f /data/configdb/mongod.conf

sh 复制代码

docker run -d --name mongo02 -p 27018:27017 --privileged=true -v ~/config/mongodb/mongo02/data:/data/db -v ~/config/mongodb/mongo02/conf:/data/configdb -v ~/config/mongodb/mongo02/logs:/data/log/  -v ~/config/mongodb/mongo02/tmp:/tmp  mongo:5.0   -f /data/configdb/mongod.conf

sh 复制代码

docker run -d --name mongo03 -p 27019:27017 --privileged=true -v ~/config/mongodb/mongo03/data:/data/db -v ~/config/mongodb/mongo03/conf:/data/configdb -v ~/config/mongodb/mongo03/logs:/data/log/  -v ~/config/mongodb/mongo03/tmp:/tmp  mongo:5.0   -f /data/configdb/mongod.conf

如果为Windows系统把容器卷路径改为磁盘地址即可：

sh 复制代码

docker run -d --name mongo01 -p 27017:27017 --privileged=true -v D:/mongo/mongo01/data:/data/db -v D:/mongo/mongo01/conf:/data/configdb -v D:/mongo/mongo01/logs:/data/log/  -v D:/mongo/mongo01/tmp:/tmp  mongo:5.0   -f /data/configdb/mongod.conf

启动成功后通过 docker ps 查看容器是否运行成功。

6、配置集群

随便进入一个容器节点进行集群配置。

sh 复制代码

docker exec -it mongo01 bash

进入容器后，登录mongodb命令行

sh 复制代码

mongo

执行配置副本集命令配置集群：

sh 复制代码

rs.initiate({_id: "rs",members: [{ _id: 0, host: "192.168.1.9:27017" },{ _id: 1, host: "192.168.1.9:27018" },{ _id: 2, host: "192.168.1.9:27019" }]})

_id: "rs" 副本集名要和配置文件中的一致。如果配置仲裁节点需要在改节点里面加上 arbiterOnly: true属性如：

sh 复制代码

{ _id: 2, host: "192.168.1.9:27019", arbiterOnly: true}

也可以指定其 priority（优先级）。如果不指定，默认优先级为1。如指定第一个节点优先级为90：

sh 复制代码

{"_id":0,"host":"192.168.1.9:27017",priority:90}

执行上面rs.initiate(config）命令后，集群就搭建成功了。系统会选择一个节点当主节点。

配置成功后，目前不需要账号密码就能够登录。下面我们需要开启安全认证以保证数据库的安全。

7、集群后开启安全认证

7.1 创建root权限用户

由于我们的副本集已经搭建成功了。我们可以看到有一个PRIMAY节点和两个SECONDARY节点，进入主节点容器创建用户信息。

切到admin库

sh 复制代码

use admin

创建用户，用户名root，密码1234qwer，权限root，所属库admin

sh 复制代码

db.createUser({user:"root",pwd:"1234qwer",roles:[{role:'root',db:'admin'}]})

执行上面命令后用户就创建成功了，我们先退出容器。

7.2 创建密钥文件

使用openssl生成key文件，由于上面已经提到了想要在副本集中开启认证，必须指定keyFile参数，所有节点使用相同的key。所以我们需要使用openssl生成一个mongo.key文件，并把文件拷贝到容器内部。

首先确保Linux系统安装了openssl，查看是否安装命令：

sh 复制代码

openssl version

如果没有输出软件包信息，执行下面命令安装openssl

sh 复制代码

yum install openssl

安装成功后执行命令生成mongo.key文件。

sh 复制代码

openssl rand -base64 753 > mongo.key

执行成功后，会生成一个mongo.key文件。我们使用docker cp命令把文件拷贝到容器中。

sh 复制代码

docker cp ./mongo.key mongo01:/data/key/mongo.key

拷贝成功后，进入容器内部给文件授权。

sh 复制代码

docker exec -it mongo01 bash

进入/data/key命令给文件授权。

sh 复制代码

chown 999 mongo.key #设置文件归属权
chmod 400 mongo.key #设置文件为只读

上面的授权命令必须要执行，不然容器会启动失败。一定要注意！！！

7.3 开启认证

上面的步骤操作成功后，接下来我们就可以把配置文件中注释掉的开启认证参数给打开了。

yaml 复制代码

#开启认证
security:
  keyFile: /data/key/mongo.key
  authorization: enabled

keyFile指定的路径为拷贝到docker容器内部文件存放的路径。

7.4 重启容器

把mongo.key文件也按照相同的方式拷贝到另外两个节点容器内。以上操作都成功后，就可以重新启动容器了。首先退出容器关闭所有容器副本集节点

sh 复制代码

docker stop mongo01
docker stop mongo02
docker stop mongo03

在启动容器

sh 复制代码

docker start mongo01 mongo02 mongo03

查看容器是否启动成功

sh 复制代码

docker ps

8、副本集相关命令

初始化副本集

sql 复制代码

rs.initiate(config)

查看状态

sql 复制代码

rs.status()

查看配置信息

sql 复制代码

rs.conf()

查看是否为主节点

sql 复制代码

rs.isMaster()

添加从节点

sql 复制代码

rs.add("192.168.1.9:27020" )

添加仲裁节点

sql 复制代码

rs.addArb("ip:27017")

删除节点

sql 复制代码

rs.remove("192.168.1.9:27020")

降级节点,主节点降级为从节点，并重新选举新的主节点

sql 复制代码

rs.stepDown(stepDownSecs, secondaryCatchUpPeriodSecs)

查看备份节点的复制信息

sql 复制代码

db.printSlaveReplicationInfo()

开启从节点为只读权限

sql 复制代码

rs.secondaryOk()

如果是4.0以下的版本，则是

sql 复制代码

rs.slaveOk()

每次宕机重连之后都需要执行方法,不然在从节点数据库中无法读取数据。

测试服务宕机

sql 复制代码

use admin;

db.shutdownServer();

9、可视化工具连接

我们可以使用mongodb可视化工具连接副本集，这里使用Studio 3T进行连接。

选择新建连接:

配置连接信息

指定连接类型、节点地址、副本集名称。输入账号密码:

点击连接