MongoDB数据库之主从复制配置实战
一、MongoDB介绍
1.1 MongoDB简介
MongoDB是一个开源的文档数据库,使用JSON格式存储和操作数据,具有高度灵活性和可扩展性。MongoDB的数据模型是面向文档的,这意味着它可以存储各种类型的数据,如数组、嵌套文档和二进制数据。MongoDB是一种NoSQL数据库,不需要使用传统的表格结构。MongoDB是分布式的,可以在多台服务器上部署,支持自动分片,可以实现高可用性和横向扩展。MongoDB还带有很多强大的功能,包括聚合框架、索引、MapReduce等,支持多种编程语言和多种平台。它被广泛用于Web应用程序、大数据分析和实时数据处理等领域。
1.2 MongoDB特点
- 面向文档的数据模型:MongoDB是一种面向文档的数据库,这意味着它使用文档来存储数据,文档是一个键值对集合,是非常灵活的数据模型。
- 分布式:MongoDB支持分布式数据存储,可以将数据分布在多个服务器上,从而实现更高的可用性和可扩展性。
- 高性能:MongoDB支持高性能读写,能够在海量数据环境下快速响应。
- 强大的查询语言:MongoDB支持丰富的查询语言,包括聚合管道、地理空间查询、全文搜索等,能够满足各种查询需求。
- 灵活的数据模型:MongoDB的文档的格式非常灵活,没有固定的架构,可以按照需求进行调整。同时,支持动态添加字段和修改文档结构。
- 可扩展性:MongoDB非常容易扩展,可以通过水平扩展的方式来增加服务器数量,以满足不断增长的数据和请求量。
- 可视化管理工具:MongoDB提供了可视化的管理工具,如MongoDB Compass,使得管理和操作MongoDB数据库更加方便。
二、MongoDB主从复制介绍
2.1 MongoDB主从复制
MongoDB主从复制是一种数据同步机制,通过该机制可以将一个 MongoDB 实例的数据复制到其他多个实例中,以提高数据的可靠性和可用性。在主从复制中,有一个主节点(也称为主服务器),负责接收写入请求并将数据同步到从节点(也称为从服务器)。从节点只能处理读操作,而不允许写入操作。
主从复制的核心是复制集(Replica Set),它由多个 MongoDB 实例组成。一个复制集中包括一个主节点和多个从节点。主节点将写入操作同步到所有的从节点,从节点在收到主节点的更新后,将自己的数据更新为与主节点一致的状态,确保数据的一致性。
当主节点出现故障时,从节点可以接替主节点成为新的主节点,继续处理写入请求和同步数据到其他从节点。这种自动切换的机制可以保证系统的高可用性和可靠性。
主从复制还可以通过读写分离的方式提高读写性能。将读操作分发到从节点,从而减轻主节点的负载压力,提高系统的并发处理能力。MongoDB主从复制是一种可靠、高效的数据同步机制,可以帮助用户保证数据的完整性和可用性。
2.2MongoDB副本集
- 副本集在mongodb中是是一组 mongod保持相同的数据集过程,副本集提供冗余和高可用性,并且是所有生产部署的基础。
- 复制提供冗余并增加数据可用性,在不同数据库服务器上具有多个数据副本,复制可以提供一个级别的单一数据库服务器丢失的容错能力。
- 副本集至少需要3个成员,可以是一主两从,也可以是一主一从一仲裁节点,如果主节点挂掉,两个从节点会重新选举,找到一个从节点,将其提升为主。
三、本次实践介绍
3.1 实践环境规划
hostname | IP地址 | 系统版本 | MongoDB版本 | 角色 |
---|---|---|---|---|
master | 192.168.3.141 | centos 7.9 | v5.0.21 | 主节点 |
node01 | 192.168.3.142 | centos 7.9 | v5.0.21 | 从节点 |
node02 | 192.168.3.143 | centos 7.9 | v5.0.21 | 从节点 |
3.2 本次实践简介
1.本次实践准备三台服务器,操作系统为centos7.9;
2.本次实践环境为个人测试环境,生产环境请谨慎;
3.本次实践主要配置MongoDB主从复制。
四、安装MongoDB
4.1 安装说明
- 三台服务器都需要按照以下步骤安装MongoDB环境。4.2 配置yum仓库配置mongodb的yum仓库
vim /etc/yum.repos.d/mongodb.repo
[mongodb-org]
name=MongoDB Repository
baseurl=https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/mongodb/yum/el7/
gpgcheck=0
enabled=1
4.3 检查yum仓库状态
检查yum仓库各镜像源状态
[root@master ~]# yum repolist all |grep enable
base/7/x86_64 CentOS-7 - Base - mirrors.aliyun.com enabled: 10,072
extras/7/x86_64 CentOS-7 - Extras - mirrors.aliyun.com enabled: 518
mongodb-org/7 MongoDB Repository enabled: 337
updates/7/x86_64 CentOS-7 - Updates - mirrors.aliyun.com enabled: 5,176
4.4 安装MongoDB
直接使用yum安装mongodb
yum install -y mongodb-org-server mongodb-org
4.5 修改绑定IP
修改/etc/mongod.conf 配置文件中的mongodb服务绑定的IP地址为0.0.0.0。
vim /etc/mongod.conf
4.6 启动MongoDB服务
启动MongoDB服务
systemctl start mongod.service && systemctl enable mongod.service
4.7 检查MongoDB服务状态
检查MongoDB服务状态
[root@master ~]# systemctl status mongod
● mongod.service - MongoDB Database Server
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/mongod.service; enabled; vendor preset: disabled)
Active: active (running) since Wed 2023-09-13 16:38:48 CST; 44s ago
Docs: https://docs.mongodb.org/manual
Main PID: 1472 (mongod)
CGroup: /system.slice/mongod.service
└─1472 /usr/bin/mongod -f /etc/mongod.conf
Sep 13 16:38:48 master systemd[1]: Started MongoDB Database Server.
Sep 13 16:38:48 master mongod[1472]: {"t":{"$date":"2023-09-13T08:38:48.292Z"},"s":"I", "c":"CONTROL", "id":7484500, "ctx":"-","msg":"Environment variable MONG... to false"}
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.
4.8 查看MongoDB版本
查看当前安装的MongoDB版本
[root@master ~]# mongod --version
db version v5.0.21
Build Info: {
"version": "5.0.21",
"gitVersion": "4fad44a858d8ee2d642566fc8872ef410f6534e4",
"openSSLVersion": "OpenSSL 1.0.1e-fips 11 Feb 2013",
"modules": [],
"allocator": "tcmalloc",
"environment": {
"distmod": "rhel70",
"distarch": "x86_64",
"target_arch": "x86_64"
}
}
五、master节点配置工作
5.1 进入mongodb数据库
直接本地进入mongodb
mongo
5.2 创建admin账号
在mongodb内创建用户管理员admin账号
db.createUser({
user: "admin",
pwd: "admin",
roles: [
{role: "userAdminAnyDatabase",db: "admin"}
]
}
)
5.3 创建测试账号
进入admin数据库内,使用admin账号验证登录。
> use admin;
switched to db admin
> db.auth("admin", "admin")
1
在在mongodb内创建huawei用户,用户角色权限为“root”。
db.createUser({
user: "huawei",
pwd: "huawei",
roles: [ "root" ]
}
)
5.4 访问测试数据库
使用admin账号连接mongodb
mongo -uadmin -padmin --authenticationDatabase admin
5.5 在主节点创建key文件
在主节点创建key文件
mkdir -p /data/mongodb/
openssl rand -base64 666 > /data/mongodb/mongodb.key
- 在两个从节点创建目录
mkdir -p /data/mongodb/
5.5 拷贝key文件
将key文件发送两个从节点
scp /data/mongodb/mongodb.key root@192.168.3.142:/data/mongodb/
scp /data/mongodb/mongodb.key root@192.168.3.143:/data/mongodb/
六、所有节点配置工作
6.1 配置说明
- 以下步骤,三个节点都需要执行。
6.2 目录及文件授权
在三个节点服务器中,执行以下命令,对相关目录及文件进行授权操作·。
chown mongod:mongod -R /data/mongodb/
chmod 600 /data/mongodb/mongodb.key
6.3 编辑/etc/mongod.conf文件
在三个节点服务器中,编辑/etc/mongod.conf文件。
systemLog:
destination: file
logAppend: true
path: /var/log/mongodb/mongod.log
storage:
dbPath: /var/lib/mongo
journal:
enabled: true
processManagement:
fork: true # fork and run in background
pidFilePath: /var/run/mongodb/mongod.pid # location of pidfile
timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
net:
port: 27017
bindIp: 0.0.0.0 # Enter 0.0.0.0,:: to bind to all IPv4 and IPv6 addresses or, alternatively, use the net.bindIpAll setting.
security:
authorization: enabled
keyFile: /data/mongodb/mongodb.key
clusterAuthMode: keyFile
replication:
replSetName: rs0
oplogSizeMB: 5000
6.4 重启mongodb服务
三个节点服务器,重启mongodb服务。
systemctl restart mongod
七、配置MongoDB主从
7.1 用户认证
连接master节点的mongodb。
mongo
使用huawei账号进行认证
> use admin;
switched to db admin
> db.auth("huawei","huawei")
1
7.2 配置副本集
执行以下命令,配置副本集。
rs.initiate({
_id : "rs0",
members: [
{ _id: 0, host: "192.168.3.141:27017" },
{ _id: 1, host: "192.168.3.142:27017" },
{ _id: 2, host: "192.168.3.143:27017" }
]
})
7.3 主库查看副本集配置
master主节点,退出mongodb,重新连接后,使用huawei账号验证。
- 使用huawei账号进行认证
use admin;
db.auth("huawei","huawei")
- 查看副本集配置
rs.config()
rs0:PRIMARY> rs.config()
{
"_id" : "rs0",
"version" : 1,
"term" : 1,
"members" : [
{
"_id" : 0,
"host" : "192.168.3.141:27017",
"arbiterOnly" : false,
"buildIndexes" : true,
"hidden" : false,
"priority" : 1,
"tags" : {
},
"secondaryDelaySecs" : NumberLong(0),
"votes" : 1
},
{
"_id" : 1,
"host" : "192.168.3.142:27017",
"arbiterOnly" : false,
"buildIndexes" : true,
"hidden" : false,
"priority" : 1,
"tags" : {
},
"secondaryDelaySecs" : NumberLong(0),
"votes" : 1
},
{
"_id" : 2,
"host" : "192.168.3.143:27017",
"arbiterOnly" : false,
"buildIndexes" : true,
"hidden" : false,
"priority" : 1,
"tags" : {
},
"secondaryDelaySecs" : NumberLong(0),
"votes" : 1
}
],
"protocolVersion" : NumberLong(1),
"writeConcernMajorityJournalDefault" : true,
"settings" : {
"chainingAllowed" : true,
"heartbeatIntervalMillis" : 2000,
"heartbeatTimeoutSecs" : 10,
"electionTimeoutMillis" : 10000,
"catchUpTimeoutMillis" : -1,
"catchUpTakeoverDelayMillis" : 30000,
"getLastErrorModes" : {
},
"getLastErrorDefaults" : {
"w" : 1,
"wtimeout" : 0
},
"replicaSetId" : ObjectId("65018aed22234a6282b793a6")
}
}
7.4 查看副本集状态
查看副本集状态
rs0:PRIMARY> rs.status()
{
"set" : "rs0",
"date" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.675Z"),
"myState" : 1,
"term" : NumberLong(1),
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
"majorityVoteCount" : 2,
"writeMajorityCount" : 2,
"votingMembersCount" : 3,
"writableVotingMembersCount" : 3,
"optimes" : {
"lastCommittedOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"lastCommittedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
"readConcernMajorityOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"appliedOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"durableOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z")
},
"lastStableRecoveryTimestamp" : Timestamp(1694600279, 1),
"electionCandidateMetrics" : {
"lastElectionReason" : "electionTimeout",
"lastElectionDate" : ISODate("2023-09-13T10:12:08.624Z"),
"electionTerm" : NumberLong(1),
"lastCommittedOpTimeAtElection" : {
"ts" : Timestamp(1694599918, 1),
"t" : NumberLong(-1)
},
"lastSeenOpTimeAtElection" : {
"ts" : Timestamp(1694599918, 1),
"t" : NumberLong(-1)
},
"numVotesNeeded" : 2,
"priorityAtElection" : 1,
"electionTimeoutMillis" : NumberLong(10000),
"numCatchUpOps" : NumberLong(0),
"newTermStartDate" : ISODate("2023-09-13T10:12:08.987Z"),
"wMajorityWriteAvailabilityDate" : ISODate("2023-09-13T10:12:10.491Z")
},
"members" : [
{
"_id" : 0,
"name" : "192.168.3.141:27017",
"health" : 1,
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY",
"uptime" : 834,
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"optimeDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"infoMessage" : "",
"electionTime" : Timestamp(1694599928, 1),
"electionDate" : ISODate("2023-09-13T10:12:08Z"),
"configVersion" : 1,
"configTerm" : 1,
"self" : true,
"lastHeartbeatMessage" : ""
},
{
"_id" : 1,
"name" : "192.168.3.142:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
"uptime" : 416,
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"optimeDurable" : {
"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"optimeDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.667Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.192Z"),
"pingMs" : NumberLong(0),
"lastHeartbeatMessage" : "",
"syncSourceHost" : "192.168.3.141:27017",
"syncSourceId" : 0,
"infoMessage" : "",
"configVersion" : 1,
"configTerm" : 1
},
{
"_id" : 2,
"name" : "192.168.3.143:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
"uptime" : 416,
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"optimeDurable" : {
"ts" : Timestamp(1694600329, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"optimeDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2023-09-13T10:18:49Z"),
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T10:18:49.099Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.667Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2023-09-13T10:18:54.192Z"),
"pingMs" : NumberLong(0),
"lastHeartbeatMessage" : "",
"syncSourceHost" : "192.168.3.141:27017",
"syncSourceId" : 0,
"infoMessage" : "",
"configVersion" : 1,
"configTerm" : 1
}
],
"ok" : 1,
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1694600329, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"TEVJDeHnCzlM41kvfsK8m3GP4L8="),
"keyId" : NumberLong("7278251270563954692")
}
},
"operationTime" : Timestamp(1694600329, 1)
}
7.5 判断主从节点
“primary” : “192.168.3.141:27017”,显示192.168.3.141主机为主节点
rs.isMaster()
s0:PRIMARY> rs.isMaster()
{
"topologyVersion" : {
"processId" : ObjectId("6501894c22234a6282b7934f"),
"counter" : NumberLong(6)
},
"hosts" : [
"192.168.3.141:27017",
"192.168.3.142:27017",
"192.168.3.143:27017"
],
"setName" : "rs0",
"setVersion" : 1,
"ismaster" : true,
"secondary" : false,
"primary" : "192.168.3.141:27017",
"me" : "192.168.3.141:27017",
"electionId" : ObjectId("7fffffff0000000000000001"),
"lastWrite" : {
"opTime" : {
"ts" : Timestamp(1694600459, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"lastWriteDate" : ISODate("2023-09-13T10:20:59Z"),
"majorityOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1694600459, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"majorityWriteDate" : ISODate("2023-09-13T10:20:59Z")
},
"maxBsonObjectSize" : 16777216,
"maxMessageSizeBytes" : 48000000,
"maxWriteBatchSize" : 100000,
"localTime" : ISODate("2023-09-13T10:21:02.808Z"),
"logicalSessionTimeoutMinutes" : 30,
"connectionId" : 15,
"minWireVersion" : 0,
"maxWireVersion" : 13,
"readOnly" : false,
"ok" : 1,
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1694600459, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"K6fiimpJmajEAl5G2IovptISfL4="),
"keyId" : NumberLong("7278251270563954692")
}
},
"operationTime" : Timestamp(1694600459, 1)
}
八、测试MongoDB主从切换
8.1 停止主库的mongodb服务
停止主库的mongodb服务
systemctl stop mongod.service
8.2 查看从库状态
其他从节点登录mongodb,查看mongodb的角色,发现node01节点已经切换为主库。
mongo
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