使用docker——10分钟内 完成一个高可用的 MongoDB 副本集部署

实验目的

1. 掌握 Docker 容器化部署 MongoDB 副本集 的方法

2. 理解 主从同步、故障转移、数据一致性 等核心机制

3. 熟悉 MongoDB 集群管理命令 和 运维监控技巧

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🔧 实验环境

• 操作系统: Rocky Linux 9 / CentOS 7+

• 软件依赖:

  • Docker 20.10+

  • docker-compose 1.29+

• 硬件要求:

  • 最低配置: 2核CPU / 4GB内存 / 20GB磁盘

  • 推荐配置: 4核CPU / 8GB内存 (用于模拟多节点)

1. 环境准备

# 创建目录结构
mkdir -p mongo-com/{data/primary,data/secondary,data/arbiter,keys}
cd mongo-com

# 生成密钥文件（容器内外权限一致）
openssl rand -base64 756 > keys/mongodb-keyfile
chmod 400 keys/mongodb-keyfile
chown 999:999 keys/mongodb-keyfile  # MongoDB容器默认用户

2. 编写 docker-compose.yaml

version: '3.8'

services:
  mongo-primary:
    image: mongo:6.0
    container_name: mongo-primary
    command: mongod --auth --keyFile /keys/mongodb-keyfile --replSet rs2 --bind_ip_all --oplogSize 1024
    ports:
      - "27017:27017"
    volumes:
      - ./data/primary:/data/db
      - ./keys:/keys
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: admin
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: admin123
    user: "999:999"
    healthcheck:
      test: mongosh -u admin -p admin123 --eval "db.adminCommand('ping')"
      interval: 10s
      timeout: 5s

  mongo-secondary:
    image: mongo:6.0
    container_name: mongo-secondary
    command: mongod --auth --keyFile /keys/mongodb-keyfile --replSet rs2 --bind_ip_all
    ports:
      - "27018:27017"
    volumes:
      - ./data/secondary:/data/db
      - ./keys:/keys
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: admin
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: admin123
    user: "999:999"
    depends_on:
      mongo-primary:
        condition: service_healthy

  mongo-arbiter:
    image: mongo:6.0
    container_name: mongo-arbiter
    command: mongod --auth --keyFile /keys/mongodb-keyfile --replSet rs2 --bind_ip_all
    volumes:
      - ./keys:/keys
      - ./data/arbiter:/data/db
    user: "999:999"
    depends_on:
      mongo-primary:
        condition: service_healthy

3. 启动容器集群

# 启动服务（自动等待主节点健康）

docker-compose up -d

若报错如下，可从以下问题排除

（1）查看错误详情（关键步骤）

docker logs mongo-primary # 查看具体错误原因

（2）常见原因及解决方案

🔴 问题1：密钥文件权限错误

在宿主机检查密钥文件权限

ls -l keys/mongodb-keyfile

必须显示: -r-------- 1 999 999

修复命令：

chmod 400 keys/mongodb-keyfile

chown 999:999 keys/mongodb-keyfile

🔴 问题2：数据目录权限问题

检查数据目录所有权

ls -ld data/primary/

应显示: drwxr-xr-x 2 999 999

修复命令：

sudo chown -R 999:999 data/

sudo chmod -R 700 data/

🔴 问题3：端口冲突

检查27017端口占用

sudo netstat -tulnp | grep 27017

解决方案：

• 停止占用进程：sudo systemctl stop mongod

• 或修改 docker-compose.yaml 中的端口映射（如 27027:27017）

3. 强制清理并重启

彻底清理旧容器

docker-compose down -v

sudo rm -rf data/primary/*

重新启动

docker-compose up -d

检查状态（所有容器应为healthy） watch -n 1 'docker-compose ps'

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4. 初始化副本集（一键脚本）

docker exec mongo-primary mongosh -u admin -p admin123 --eval '
rs.initiate({
  _id: "rs2",
  members: [
    { _id: 0, host: "mongo-primary:27017", priority: 2 },
    { _id: 1, host: "mongo-secondary:27017", priority: 1 },
    { _id: 2, host: "mongo-arbiter:27017", arbiterOnly: true }
  ],
  settings: {
    heartbeatTimeoutSecs: 10,
    electionTimeoutMillis: 10000,
    chainingAllowed: false
  }
})'

# 等待10秒后检查状态
sleep 10 && docker exec mongo-primary mongosh -u admin -p admin123 --eval 'rs.status()'

5. 数据同步验证

# 主节点插入数据
docker exec mongo-primary mongosh -u admin -p admin123 --eval '
db.test.insertOne({
  _id: "cluster-test",
  message: "副本集同步验证",
  timestamp: new Date()
})'

# 从节点查询（自动等待同步）
docker exec mongo-secondary mongosh -u admin -p admin123 --eval '
rs.secondaryOk();
db.test.find().readPref("secondary");'

6. 故障转移测试

# 模拟主节点宕机
docker pause mongo-primary

# 观察选举（从节点窗口执行）
docker logs -f mongo-secondary | grep -E "ELECT|stepdown"

# 恢复原主节点
docker unpause mongo-primary

# 验证角色切换
docker exec mongo-primary mongosh -u admin -p admin123 --eval 'rs.isMaster()'

✅ 验证要点

项目	预期结果	验证命令
副本集状态	所有节点 health:1	rs.status()
主从角色	主节点 PRIMARY，从节点 SECONDARY	rs.isMaster()
数据同步	从节点能查询到主节点插入的数据	db.test.find()
故障转移	主节点宕机后从节点升主	docker logs 观察选举日志

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⚠️ 常见问题处理

1. 容器启动失败：

   # 检查日志
   docker-compose logs mongo-primary
   
   # 常见修复
   chown -R 999:999 data/ keys/

2. 节点无法加入副本集：

   # 强制重新配置
   docker exec mongo-primary mongosh -u admin -p admin123 --eval '
   rs.reconfig({_id:"rs2",members:[]},{force:true})'

3. 认证失败：

   # 确保密钥文件一致
   docker exec mongo-primary cat /keys/mongodb-keyfile | md5sum

通过以上流程，您将在 10分钟内 完成一个高可用的 MongoDB 副本集部署。所有步骤已在全新 CentOS/Rocky Linux 机器上验证通过。