MongoDB 三节点高可用副本集部署与运维全手册

mongodb介绍

MongoDB 是由 MongoDB Inc. 开发的开源文档型 NoSQL 数据库，以灵活的文档模型、高可扩展性、高性能为核心特性，自 2009 年发布以来，已成为全球最流行的 NoSQL 数据库之一，广泛应用于互联网、金融、电商、物联网等领域。

高可用与高扩展

副本集（Replica Set）：多节点冗余存储，自动故障切换（主节点宕机后从节点秒级升主），保障数据不丢失、服务不中断；
分片集群（Sharding）：支持水平扩展，将数据分布到多个节点，突破单节点存储 / 性能瓶颈，适配 TB/PB 级数据；
读写分离：读请求可分流到从节点，降低主节点压力。

本手册适配 MongoDB 6.0 LTS （兼容 4.4+/5.0+），基于10.10.11.45/46/47三节点环境，搭建一主两从全数据副本集（无仲裁节点），包含完整部署流程、日常运维、故障处理、性能优化，满足生产级高可用要求.

部署核心 ：三节点副本集需保证replSetName和keyFile全节点一致，主节点优先级最高；
运维重点：监控节点健康、同步延迟、资源使用率，定期备份，权限遵循最小原则；
高可用保障：主节点宕机自动切换，从节点同步延迟需及时优化，定期演练故障恢复。

常见问题

副本集初始化失败：检查 keyFile 权限 / 网络 / 配置文件；
同步延迟高：扩容 OPLOG / 优化硬件 / 降低主节点写入压力；
权限不足：确认认证库为 admin，用户具备对应角色。

集群架构规划

节点 IP	角色	端口	核心作用	硬件建议（生产）
10.10.11.45	Primary（主）	27017	处理所有写请求、选举优先级最高	8 核 16G/500G SSD（数据盘）
10.10.11.46	Secondary（从）	27017	同步主节点数据、故障时接替主节点	8 核 16G/500G SSD
10.10.11.47	Secondary（从）	27017	同步主节点数据、分担读请求	8 核 16G/500G SSD

前置环境准备（所有节点执行）

系统基础配置

1. 关闭防火墙（生产可精准放行27017端口）

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld

生产环境放行端口（替代关闭防火墙）

firewall-cmd --add-port=27017/tcp --permanent && firewall-cmd --reload

2. 关闭SELinux

setenforce 0
sed -i 's/^SELINUX=enforcing/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

3. 时间同步（必做，避免副本集选举异常）

yum install -y ntp ntpdate
ntpdate ntp.aliyun.com
systemctl start ntpd && systemctl enable ntpd

4. 提升文件句柄限制（解决高并发连接问题）

echo "* soft nofile 65535" >> /etc/security/limits.conf
echo "* hard nofile 65535" >> /etc/security/limits.conf
echo "mongodb soft nproc 65535" >> /etc/security/limits.conf
echo "mongodb hard nproc 65535" >> /etc/security/limits.conf

5. 重启系统使配置生效（可选，生产可分批重启）

reboot
创建用户和目录

创建mongodb系统用户（无登录权限）

useradd -r -s /sbin/nologin mongodb

创建数据/日志/密钥目录（统一路径）

mkdir -p /data/mongodb/{data,log,key}
chown -R mongodb:mongodb /data/mongodb
chmod 755 /data/mongodb
chmod 700 /data/mongodb/key # 密钥目录严格权限

3.安装 MongoDB（所有节点）

添加官方 YUM 源

cat > /etc/yum.repos.d/mongodb-org-6.0.repo << EOF
[mongodb-org-6.0]
name=MongoDB Repository
baseurl=https://repo.mongodb.org/yum/redhat/\$releasever/mongodb-org/6.0/x86_64/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://www.mongodb.org/static/pgp/server-6.0.asc
EOF
安装mongodb并禁止更新

复制代码

  # 安装稳定版
  yum install -y mongodb-org

  # 禁止自动更新（避免版本漂移）
  echo "exclude=mongodb-org*" >> /etc/yum.conf

  # 验证安装
  mongod --version  # 输出6.0.x版本即成功

配置文件编写（所有节点

编辑 /etc/mongod.conf（45/46/47 节点仅 bindIp 不同）：

复制代码

# 系统日志配置
systemLog:
  destination: file
  path: /data/mongodb/log/mongod.log
  logAppend: true
  logRotate: reopen
  verbosity: 0  # 日志级别，生产设0（最低）

# 存储配置
storage:
  dbPath: /data/mongodb/data
  engine: wiredTiger  # 默认高性能引擎
  wiredTiger:
    engineConfig:
      cacheSizeGB: 8  # 按物理内存50%配置（16G内存设8，32G设16）
      journalCompressor: snappy  # 日志压缩
    collectionConfig:
      blockCompressor: snappy  # 数据压缩
  journal:
    enabled: true  # 必开，崩溃恢复核心
    commitIntervalMs: 100  # 日志刷盘间隔

# 网络配置
net:
  port: 27017
  bindIp: 10.10.11.45  # 45节点填45，46填46，47填47（生产禁止0.0.0.0）
  maxIncomingConnections: 2000  # 最大连接数
  wireObjectCheck: true  # 校验BSON对象完整性

# 副本集核心配置
replication:
  replSetName: rs0  # 所有节点必须一致
  oplogSizeMB: 40960  # OPLOG大小40G（生产建议磁盘10%）
  enableMajorityReadConcern: true  # 读一致性保障

# 进程管理
processManagement:
  fork: true
  pidFilePath: /var/run/mongodb/mongod.pid
  timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo  # 时区配置

# 安全配置（生产必开）
security:
  authorization: enabled  # 开启账号密码认证
  keyFile: /data/mongodb/key/keyfile  # 节点间认证密钥
  enableEncryption: false  # 如需加密，需配置KMIP

# 监控配置
operationProfiling:
  mode: slowOp  # 仅记录慢查询
  slowOpThresholdMs: 50  # 慢查询阈值（50ms）
  rateLimit: 100  # 每秒最多记录100条慢查询

生成节点认证密钥（仅 45 节点执行）

生成keyfile（节点间认证，所有节点必须一致）

openssl rand -base64 756 > /data/mongodb/key/keyfile
chmod 600 /data/mongodb/key/keyfile
chown mongodb:mongodb /data/mongodb/key/keyfile

同步到46/47节点

scp /data/mongodb/key/keyfile root@10.10.11.46:/data/mongodb/key/
scp /data/mongodb/key/keyfile root@10.10.11.47:/data/mongodb/key/

46/47节点修改权限（执行以下命令）

chmod 600 /data/mongodb/key/keyfile && chown mongodb:mongodb /data/mongodb/key/keyfile
启动服务（所有节点）

启动mongod

systemctl start mongod

设置开机自启

systemctl enable mongod

验证状态（active (running)为正常）

systemctl status mongod

验证端口监听

ss -tulpn | grep 27017 # 输出10.10.11.xx:27017 LISTEN

4.初始化副本集（仅 45 节点执行）

无认证连接主节点

mongo --host 10.10.11.45 --port 27017
初始化副本集配置

// 定义副本集配置
var rs_config = {
_id: "rs0",
members: [
{_id: 0, host: "10.10.11.45:27017", priority: 10, votes: 1}, // 主节点（优先级最高）
{_id: 1, host: "10.10.11.46:27017", priority: 1, votes: 1}, // 从节点1
{_id: 2, host: "10.10.11.47:27017", priority: 1, votes: 1} // 从节点2
],
settings: {
chainingAllowed: true, // 允许从节点间同步
heartbeatIntervalMillis: 2000, // 心跳检测间隔（2秒）
electionTimeoutMillis: 10000, // 选举超时（10秒）
catchUpTimeoutMillis: 20000 // 追平数据超时（20秒）
}
};

// 初始化副本集（仅执行一次）
rs.initiate(rs_config);

// 等待10秒，让节点完成握手
sleep(10000);

// 验证副本集状态
rs.status();

执行rs.status()后，需满足：

所有节点health: 1（健康）；
45 节点stateStr: PRIMARY；
46/47 节点stateStr: SECONDARY；
syncingTo字段：46/47 指向 45 节点；
lagSeconds（同步延迟）< 1 秒。

创建管理员账号（仅 45 节点）

复制代码

// 切换到admin库
use admin;

// 创建root超级管理员（生产需设置强密码）
db.createUser({
  user: "root",
  pwd: "MongoDB@Root123!",
  roles: [{role: "root", db: "admin"}]
});

// 创建监控用户（最小权限原则）
db.createUser({
  user: "monitor",
  pwd: "MongoDB@Monitor123!",
  roles: [{role: "clusterMonitor", db: "admin"}]
});

// 创建业务用户（示例）
db.createUser({
  user: "app_user",
  pwd: "MongoDB@app123!",
  roles: [{role: "readWriteAnyDatabase", db: "admin"}]
});

// 验证认证
db.auth("root", "MongoDB@Root123!");  // 返回1即成功


// 回收业务用户写权限
use admin;
db.revokeRolesFromUser("app_user", [{role: "readWriteAnyDatabase", db: "admin"}]);

// 授予只读权限
db.grantRolesToUser("app_user", [{role: "readAnyDatabase", db: "admin"}]);

// 查看用户权限
db.getUser("app_user");

日常运维操作

核心状态查询（认证后执行）

复制代码

# 登录集群（推荐用monitor用户）
mongo --host 10.10.11.45 --port 27017 -u monitor -p MongoDB@Monitor123! --authenticationDatabase admin


#登录后操作
// 1. 副本集完整状态
rs.status();

// 2. 简化节点状态输出
rs.status().members.forEach(m => {
  print(`节点: ${m.host}, 角色: ${m.stateStr}, 健康: ${m.health}, 延迟: ${m.lagSeconds || 0}s`);
});

// 3. 主从同步详情
rs.printSlaveReplicationInfo();

// 4. 数据库运行状态
db.serverStatus();

// 5. 慢查询（运行超50ms的操作）
db.currentOp({
  "secs_running": { "$gt": 0.05 },
  "op": { "$nin": ["idle", "getmore"] }
});

// 6. 连接数统计
db.serverStatus().connections;  // current（当前）/available（可用）

节点维护操作

复制代码

// 在当前主节点执行，降级并60秒内不参与选举
rs.stepDown(60);

// 验证新主节点
rs.status().members.forEach(m => {
  if (m.stateStr === "PRIMARY") print("新主节点：", m.host);
});

// 添加新从节点（如10.10.11.48）
rs.add("10.10.11.48:27017");

// 移除故障节点（如47节点）
rs.remove("10.10.11.47:27017");

// 修改节点优先级（提升47节点优先级）
var cfg = rs.conf();
cfg.members[2].priority = 5;
rs.reconfig(cfg);

#权限管理

// 回收业务用户写权限
use admin;
db.revokeRolesFromUser("app_user", [{role: "readWriteAnyDatabase", db: "admin"}]);

// 授予只读权限
db.grantRolesToUser("app_user", [{role: "readAnyDatabase", db: "admin"}]);

// 查看用户权限
db.getUser("app_user");

3.全量备份（主节点定时执行）

复制代码

# 创建备份脚本
cat > /usr/local/bin/mongodb_backup.sh << EOF
#!/bin/bash
BACKUP_DIR="/backup/mongodb/\$(date +%Y%m%d)"
mkdir -p \$BACKUP_DIR
mongodump -u root -p MongoDB@Root123! --authenticationDatabase admin -o \$BACKUP_DIR
# 保留7天备份
find /backup/mongodb -type d -mtime +7 -exec rm -rf {} \;
EOF

# 添加执行权限
chmod +x /usr/local/bin/mongodb_backup.sh

# 添加定时任务（每天凌晨2点）
crontab -e
# 新增一行
0 2 * * * /usr/local/bin/mongodb_backup.sh >> /var/log/mongodb_backup.log 2>&1

数据恢复（目标节点执行）

复制代码

# 全量恢复
mongorestore -u root -p MongoDB@Root123! --authenticationDatabase admin /backup/mongodb/20260312/

# 恢复指定库
mongorestore -u root -p MongoDB@Root123! --authenticationDatabase admin -d app_db /backup/mongodb/20260312/app_db/

6.日志管理

复制代码

cat > /etc/logrotate.d/mongod << EOF
/data/mongodb/log/mongod.log {
    daily
    rotate 7
    compress
    delaycompress
    missingok
    notifempty
    create 644 mongodb mongodb
    postrotate
        /bin/kill -SIGUSR1 \$(cat /var/run/mongodb/mongod.pid) > /dev/null 2>&1 || true
    endscript
}
EOF

# 手动触发轮转
logrotate -f /etc/logrotate.d/mongod

7.重置管理员密码（忘记密码）

复制代码

# 1. 45节点停止服务
systemctl stop mongod

# 2. 修改配置文件，注释认证配置
# security:
#   authorization: enabled
#   keyFile: /data/mongodb/key/keyfile

# 3. 启动服务
systemctl start mongod

# 4. 无认证登录重置密码
mongo --host 10.10.11.45 --port 27017
use admin;
db.changeUserPassword("root", "NewMongoDB@Root123!");

# 5. 恢复配置文件，重启服务
systemctl restart mongod

8.集群中节点异常（剔除异常节点再重新加入）

先确认哪个节点异常（在主节点执行）

复制代码

mongo --host 10.10.11.45 -u root -p 你的密码 --authenticationDatabase admin


rs.status().members.forEach(m=>{
  print(m.host, " 状态:", m.stateStr, " 健康:", m.health)
})

在主节点把坏节点剔除

复制代码

rs.remove("10.10.11.47:27017");
rs.status()  // 应该只剩 45、46

异常节点本身操作：停止服务 + 清空数据

复制代码

systemctl stop mongod  #停止服务

#清空数据
# 备份一下（可选）
mv /data/mongodb/data /data/mongodb/data_bad
mkdir -p /data/mongodb/data

# 权限必须正确
chown -R mongodb:mongodb /data/mongodb
chmod 600 /data/mongodb/key/keyfile

启动节点服务

复制代码

systemctl start mongod
systemctl status mongod

回到主节点，把它重新加回集群

复制代码

rs.add("10.10.11.47:27017");

MongoDB 三节点高可用副本集部署与运维全手册

高可用与高扩展

常见问题

1. 关闭防火墙（生产可精准放行27017端口）

生产环境放行端口（替代关闭防火墙）

firewall-cmd --add-port=27017/tcp --permanent && firewall-cmd --reload

2. 关闭SELinux

3. 时间同步（必做，避免副本集选举异常）

4. 提升文件句柄限制（解决高并发连接问题）

5. 重启系统使配置生效（可选，生产可分批重启）

reboot

创建mongodb系统用户（无登录权限）

创建数据/日志/密钥目录（统一路径）

生成keyfile（节点间认证，所有节点必须一致）

同步到46/47节点

46/47节点修改权限（执行以下命令）

chmod 600 /data/mongodb/key/keyfile && chown mongodb:mongodb /data/mongodb/key/keyfile

启动mongod

设置开机自启

验证状态（active (running)为正常）

验证端口监听