MongoDB 高可用集群 -复制集搭建
环境准备
mongodb-4.4.14为例，多台（最少2台）虚拟机
原理
MongoDB复制集由一组MongoDB实例（进程）组成，包含一个Primary节点和多个Secondary节点，MongoDB Driver（客户端）的所有数据都写入Primary，Secondary从Primary同步写入的数据，以保持复制集内所有成员存储相同的数据集，提供数据的高可用。
下图（图片源于MongoDB官方文档）是一个典型的MongoDB复制集，包含一个Primary节点和2个Secondary节点。
数据同步
Primary与Secondary之间通过oplog来同步数据，Primary上的写操作完成后，会向特殊的local.oplog.rs集合写入一条oplog，Secondary不断的从Primary获取新的oplog并应用。
因oplog的数据会不断增加，local.oplog.rs被设置成为一个capped集合，当容量达到配置上限时，会将最旧的数据删除掉。另外考虑到oplog在Secondary上可能重复应用，oplog必须具有幂等性，即重复应用也会得到相同的结果。
如下oplog的格式，包含ts、h、op、ns、o等字段。
{
"ts" : Timestamp(1446011584, 2),
"h" : NumberLong("1687359108795812092"),
"v" : 2,
"op" : "i",
"ns" : "test.nosql",
"o" : { "_id" : ObjectId("563062c0b085733f34ab4129"), "name" : "mongodb", "score" : "100" }
}- ts：操作时间，当前timestamp + 计数器，计数器每秒都被重置。
- h：操作的全局唯一标识。
- v：oplog版本信息。
- op：操作类型。
- i：插入操作。
- u：更新操作。
- d：删除操作。
- c：执行命令（如createDatabase，dropDatabase）。
- n：空操作，特殊用途。
- ns：操作针对的集合。
- o：操作内容，如果是更新操作。
- o2：操作查询条件，仅update操作包含该字段。
Secondary初次同步数据时，会先执行init sync，从Primary（或其他数据更新的Secondary）同步全量数据，然后不断通过执行tailable cursor从Primary的local.oplog.rs集合里查询最新的oplog并应用到自身。
异常处理（rollback）
当Primary宕机时，如果有数据未同步到Secondary，并且在Primary重新加入时，新的Primary上已经发生了写操作，则旧Primary需要回滚部分操作，以保证数据集与新的Primary一致。旧Primary将回滚的数据写到单独的rollback目录下，数据库管理员可根据需要使用mongorestore进行恢复。
- 下载mongodb-4.4.14版本
- 上传到服务器并解压：/usr/local/mongodb-4.4.14
- 切换目录到
cd /usr/local/mongodb-4.4.14在mongodb-4.4.14目录下 创建 conf；data；logs；pids 文件夹(命令：mkdir conf data logs pids)
- 在conf文件夹下创建mongo.conf（没配置权限认证）
cd conf- 配置mongo.conf
#编辑
vim mongo.confsystemLog:
quiet: false
#日志保存路径
path: /usr/local/mongodb-4.4.14/logs/mongodb.log
#日志不追加写入（每天生成一个日志文件）
logAppend: false
# 日志输出目的地，可以指定为 “file” 或者“syslog”，表述输出到日志文件，如果不指定，则会输出到标准输出中（standard output）
destination: file
processManagement:
#开启子进程
fork: true
#进程描述文件
pidFilePath: /usr/local/mongodb-4.4.14/pids/mongodb.pid
net:
#允许哪些ip访问
bindIp: 0.0.0.0
#mongo端口
port: 37600
#最大连接数
maxIncomingConnections: 5000
#开启输入验证
wireObjectCheck: true
storage:
#数据保存路径
dbPath: /usr/local/mongodb-4.4.14/data
#是否开启 journal 日志持久存储，journal 日志用来数据恢复，是 mongod 最基础的特性，通常用于故障恢复
journal:
enabled: true
#设置引擎
engine: wiredTiger
operationProfiling:
#指定慢查询时间，单位毫秒，如果打开功能，则向system.profile集合写入数据
slowOpThresholdMs: 300
#off、slowOp、all，分别对应关闭，仅打开慢查询，记录所有操作
mode: slowOp
#复制集相关配置
replication:
replSetName: rs0
#开启数据安全认证模式
#security:
# keyFile: mongodb-keyfile
# authorization: enabled
- 启动MongoDB
切换到MongoDB的bin目录
cd /usr/local/mongodb-4.4.14/bin
#执行启动命令
./mongod -f ../conf/mongo.conf
-----------------每台机器都做以上操作---完成MongoDB的安装--------------
#执行关闭命令
./mongod -f ../conf/mongo.conf --shutdown- 连接 MongoDB
cd /usr/local/mongodb-4.4.14/bin
#（随机选择一台机器）无密码连接命令
./mongo --host ip:port- 在节点中初始化集群节点
rs.initiate({
_id:"rs0",
members:[
{_id:0, host:"ip:端口", priority:2},
{_id:1, host:"ip:端口", priority:1},
# arbiterOnly节点可选，在服务器台数较少时，不需要此节点
{_id:2, host:"ip:端口", arbiterOnly:true}
]
});
刚执行一小段时间内不会出现主节点，主节点的选举有一个过程
- 在主节点中添加和删除节点（节点管理）
#添加节点
rs.add({host:"ip:端口"})
#删除节点
rs.remove("ip:端口")- not master and slaveok=false”错误解决方法
在SECONDARY节点中，操作数据库时有可能会出现此错误，SECONDARY是不允许读写的，如果非要解决命令如下：
rs.slaveOk();
如果命令过期，按照提示重新修改命令再次执行，这样就副本节点可读
- 查询数据库列表命令
show dbsadmin 0.000GB
config 0.000GB
local 0.959GB
- 切换到admin数据库
use admin- 创建管理员账号（内主数据库admin）[优先关闭权限认证配置，用户创建成功后再开启权限配置]
db.createUser(
{
user: "root",
pwd: "root123456",
roles: [ { role: "root", db: "admin" } ]
}
)- admin数据库授权账号
#如果返回1，则表示成功
db.auth("root", "root123456")- 退出系统，关闭无密码连接
exit- 用密码连接mongodb
./mongo –host localhost:37600 -u "root" --authenticationDatabase "admin" -p- 输入密码
root123456----------------以上完成集群和账号创建
-----------------------------
集群安全认证
- 关闭集群
先关闭从节点，最后关闭主节点防止主从切换，开启权限验证配置，在配置中打开以下几项配置
#开启数据安全认证模式
security:
keyFile: mongodb-keyfile
authorization: enabled- mongodb-keyfile文件
生成mongodb-keyfile文件时，切换到MongoDB的bin目录下执行以下命令生成key文件，所有集群都使用一个mongodb-keyfile文件
/usr/local/mongodb-4.4.14/bin
#生成mongodb-keyfile文件命令
openssl rand -base64 741 > mongodb-keyfile
#授权key文件
chmod 600 /usr/local/mongodb-4.4.14/bin/mongodb-keyfile把mongodb-keyfile文件分别复制到其他机器的
/usr/local/mongodb-4.4.14/bin目录下，并且授权。
- 开启集群
先启动主节点，在启动从节点；切换到MongoDB的bin目录，执行开启命令：
./mongod -f ../conf/mongo.conf- MongoDB复制集群对外的连接地址
mongodb://数据库用户名:数据库用户密码@主数据库ip:端口,从数据库ip1:端口,从主数据库ip2:端口/业务数据库?replicaSet=rs0&authSource=业务数据库&readPerference=secondarypreferred
复制集的读写设置
- Read Preference
默认情况下，复制集的所有读请求都发到Primary，Driver可通过设置Read Preference来将读请求路由到其他的节点。
1.primary：默认规则，所有读请求发到Primary。
2.primaryPreferred：Primary优先，如果Primary不可达，请求Secondary。
3.secondary：所有的读请求都发到Secondary。
4.secondaryPreferred：Secondary优先，当所有Secondary不可达时，请求Primary。
5.nearest：读请求发送到最近的可达节点上（通过ping探测得出最近的节点）。
- Write Concern
默认情况下，Primary完成写操作即返回，Driver可通过配置Write Concern来设置写成功的规则，详情请参见Write Concern。如下的write concern规则设置写必须在大多数节点上成功，超时时间为5秒。
#设置方式是针对单个请求
db.products.insert(
{ item: "envelopes", qty : 100, type: "Clasp" },
{ writeConcern: { w: majority, wtimeout: 5000 } }
)
#修改副本集默认的write concern，这样就不用单独设置每个请求
cfg = rs.conf()
cfg.settings = {}
cfg.settings.getLastErrorDefaults = { w: "majority", wtimeout: 5000 }
rs.reconfig(cfg)
-------------------MongoDB 高可用集搭 -复制集搭建完成------------------