一、架构简介
目标
单机搭建mongodb分布式集群(副本集 + 分片集群)，演示mongodb分布式集群的安装部署、简单操作。
说明
在同一个vm启动由两个分片组成的分布式集群，每个分片都是一个PSS(Primary-Secondary-Secondary)模式的数据副本集；
Config副本集采用PSS(Primary-Secondary-Secondary)模式。
二、配置说明
- 端口通讯
当前集群中存在shard、config、mongos共12个进程节点，端口矩阵编排如下：
| 编号 | 实例类型 |
|---|---|
| 1 | mongos |
| 2 | mongos |
| 3 | mongos |
| 4 | config |
| 5 | config |
| 6 | config |
| 7 | shard1 |
| 8 | shard1 |
| 9 | shard1 |
| 10 | shard2 |
| 11 | shard2 |
| 12 | shard2 |
-
内部鉴权
节点间鉴权采用keyfile方式实现鉴权，mongos与分片之间、副本集节点之间共享同一套keyfile文件。 官方说明 -
账户设置
管理员账户：admin/Admin@01，具有集群及所有库的管理权限
应用账号：appuser/AppUser@01，具有appdb的owner权限
关于初始化权限
keyfile方式默认会开启鉴权，而针对初始化安装的场景，Mongodb提供了localhost-exception机制，
可以在首次安装时通过本机创建用户、角色，以及副本集初始操作。
三、准备工作
1. 下载安装包
官方地址：https://www.mongodb.com/download-center
wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.3.tgz2. 部署目录
解压压缩文件，将bin目录拷贝到目标路径/opt/local/mongo-cluster，参考以下命令：
tar -xzvf mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.3.tgz
mkdir -p /opt/local/mongo-cluster
cp -r mongodb-linux-x86_64-rhel70-3.6.3/bin /opt/local/mongo-cluster3. 创建配置文件
cd /opt/local/mongo-cluster
mkdir conf A. mongod 配置文件 mongo_node.conf
mongo_node.conf 作为mongod实例共享的配置文件，内容如下：
storage:
engine: wiredTiger
directoryPerDB: true journal: enabled: true systemLog: destination: file logAppend: true operationProfiling: slowOpThresholdMs: 10000 replication: oplogSizeMB: 10240 processManagement: fork: true net: http: enabled: false security: authorization: "enabled"选项说明可参考这里
B. mongos 配置文件 mongos.conf
systemLog:
destination: file
logAppend: true processManagement: fork: true net: http: enabled: false4. 创建keyfile文件
cd /opt/local/mongo-cluster
mkdir keyfile
openssl rand -base64 756 > mongo.key
chmod 400 mongo.key mv mongo.key keyfilemongo.key 采用随机算法生成，用作节点内部通讯的密钥文件
5. 创建节点目录
WORK_DIR=/opt/local/mongo-cluster
mkdir -p $WORK_DIR/nodes/config/n1/data
mkdir -p $WORK_DIR/nodes/config/n2/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/config/n3/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard1/n1/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard1/n2/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard1/n3/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard2/n1/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard2/n2/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/shard2/n3/data mkdir -p $WORK_DIR/nodes/mongos/n1 mkdir -p $WORK_DIR/nodes/mongos/n2 mkdir -p $WORK_DIR/nodes/mongos/n3以config 节点1 为例，nodes/config/n1/data是数据目录，而pid文件、日志文件都存放于n1目录
以mongos 节点1 为例，nodes/mongos/n1 存放了pid文件和日志文件
四、搭建集群
1. Config副本集
按以下脚本启动3个Config实例
WORK_DIR=/opt/local/mongo-cluster
KEYFILE=$WORK_DIR/keyfile/mongo.key
CONFFILE=$WORK_DIR/conf/mongo_node.conf
MONGOD=$WORK_DIR/bin/mongod
$MONGOD --port 26001 --configsvr --replSet configReplSet --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/config/n1/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/config/n1/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/config/n1/db.log --config $CONFFILE $MONGOD --port 26002 --configsvr --replSet configReplSet --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/config/n2/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/config/n2/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/config/n2/db.log --config $CONFFILE $MONGOD --port 26003 --configsvr --replSet configReplSet --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/config/n3/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/config/n3/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/config/n3/db.log --config $CONFFILE待成功启动后，输出日志如下：
about to fork child process, waiting until server is ready for connections. forked process: 4976 child process started successfully, parent exiting此时通过ps 命令也可以看到3个启动的进程实例。
连接其中一个Config进程，执行副本集初始化
./bin/mongo --port 26001 --host 127.0.0.1 > MongoDB server version: 3.4.7 > cfg={ _id:"configReplSet", configsvr: true, members:[ {_id:0, host:'127.0.0.1:26001'}, {_id:1, host:'127.0.0.1:26002'}, {_id:2, host:'127.0.0.1:26003'} ]}; rs.initiate(cfg);其中configsvr:true指明这是一个用于分片集群的Config副本集。
关于副本集配置可参考这里
2. 创建分片
按以下脚本启动Shard1的3个实例
WORK_DIR=/opt/local/mongo-cluster
KEYFILE=$WORK_DIR/keyfile/mongo.key
CONFFILE=$WORK_DIR/conf/mongo_node.conf
MONGOD=$WORK_DIR/bin/mongod
echo "start shard1 replicaset"
$MONGOD --port 27001 --shardsvr --replSet shard1 --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n1/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/shard1/n1/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n1/db.log --config $CONFFILE $MONGOD --port 27002 --shardsvr --replSet shard1 --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n2/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/shard1/n2/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n2/db.log --config $CONFFILE $MONGOD --port 27003 --shardsvr --replSet shard1 --keyFile $KEYFILE --dbpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n3/data --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/shard1/n3/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/shard1/n3/db.log --config $CONFFILE待成功启动后，输出日志如下：
about to fork child process, waiting until server is ready for connections. forked process: 5976 child process started successfully, parent exiting此时通过ps 命令也可以看到3个启动的Shard进程实例。
连接其中一个Shard进程，执行副本集初始化
./bin/mongo --port 27001 --host 127.0.0.1 > MongoDB server version: 3.4.7 > cfg={ _id:"shard1", members:[ {_id:0, host:'127.0.0.1:27001'}, {_id:1, host:'127.0.0.1:27002'}, {_id:2, host:'127.0.0.1:27003'} ]}; rs.initiate(cfg);参考以上步骤，启动Shard2的3个实例进程，并初始化副本集。
3. 启动mongos路由
执行以下脚本启动3个mongos进程
WORK_DIR=/opt/local/mongo-cluster
KEYFILE=$WORK_DIR/keyfile/mongo.key
CONFFILE=$WORK_DIR/conf/mongos.conf
MONGOS=$WORK_DIR/bin/mongos
echo "start mongos instances" $MONGOS --port=25001 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile $KEYFILE --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/mongos/n1/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/mongos/n1/db.log --config $CONFFILE $MONGOS --port 25002 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile $KEYFILE --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/mongos/n2/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/mongos/n2/db.log --config $CONFFILE $MONGOS --port 25003 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile $KEYFILE --pidfilepath $WORK_DIR/nodes/mongos/n3/db.pid --logpath $WORK_DIR/nodes/mongos/n3/db.log --config $CONFFILE待成功启动后，通过ps命令看到mongos进程：
dbuser 7903 1 0 17:49 ? 00:00:00 /opt/local/mongo-cluster/bin/mongos --port=25001 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile /opt/local/mongo-cluster/keyfile/mongo.key --pidfilepath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n1/db.pid --logpath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n1/db.log --config /opt/local/mongo-cluster/conf/mongos.conf dbuser 7928 1 0 17:49 ? 00:00:00 /opt/local/mongo-cluster/bin/mongos --port 25002 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile /opt/local/mongo-cluster/keyfile/mongo.key --pidfilepath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n2/db.pid --logpath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n2/db.log --config /opt/local/mongo-cluster/conf/mongos.conf dbuser 7954 1 0 17:49 ? 00:00:00 /opt/local/mongo-cluster/bin/mongos --port 25003 --configdb configReplSet/127.0.0.1:26001,127.0.0.1:26002,127.0.0.1:26003 --keyFile /opt/local/mongo-cluster/keyfile/mongo.key --pidfilepath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n3/db.pid --logpath /opt/local/mongo-cluster/nodes/mongos/n3/db.log --config /opt/local/mongo-cluster/conf/mongos.conf接入其中一个mongos实例，执行添加分片操作：
./bin/mongo --port 25001 --host 127.0.0.1 mongos> MongoDB server version: 3.4.7 mongos> sh.addShard("shard1/127.0.0.1:27001") { "shardAdded" : "shard1", "ok" : 1 } mongos> sh.addShard("shard2/127.0.0.1:27004") { "shardAdded" : "shard2", "ok" : 1 }至此，分布式集群架构启动完毕，但进一步操作需要先添加用户。
4. 初始化用户
接入其中一个mongos实例，添加管理员用户
use admin
db.createUser({
user:'admin',pwd:'Admin@01', roles:[ {role:'clusterAdmin',db:'admin'}, {role:'userAdminAnyDatabase',db:'admin'}, {role:'dbAdminAnyDatabase',db:'admin'}, {role:'readWriteAnyDatabase',db:'admin'} ]})当前admin用户具有集群管理权限、所有数据库的操作权限。
需要注意的是，在第一次创建用户之后，localexception不再有效，接下来的所有操作要求先通过鉴权。
use admin
db.auth('admin','Admin@01')检查集群状态
mongos> sh.status()
--- Sharding Status ---
sharding version: {
"_id" : 1,
"minCompatibleVersion" : 5, "currentVersion" : 6, "clusterId" : ObjectId("5aa39c3e915210dc501a1dc8") } shards: { "_id" : "shard1", "host" : "shard1/127.0.0.1:27001,127.0.0.1:27002,127.0.0.1:27003", "state" : 1 } { "_id" : "shard2", "host" : "shard2/127.0.0.1:27004,127.0.0.1:27005,127.0.0.1:27006", "state" : 1 } active mongoses: "3.4.7" : 3 autosplit: Currently enabled: yes集群用户
分片集群中的访问都会通过mongos入口，而鉴权数据是存储在config副本集中的，即config实例中system.users数据库存储了集群用户及角色权限配置。mongos与shard实例则通过内部鉴权(keyfile机制)完成，因此shard实例上可以通过添加本地用户以方便操作管理。在一个副本集上，只需要在Primary节点上添加用户及权限，相关数据会自动同步到Secondary节点。
关于集群鉴权
在本案例中，我们为两个分片副本集都添加了本地admin用户。
通过mongostat工具可以显示集群所有角色：
host insert query update delete getmore command dirty used flushes mapped vsize res faults qrw arw net_in net_out conn set repl time 127.0.0.1:27001 *0 *0 *0 *0 0 6|0 0.1% 0.1% 0 1.49G 44.0M n/a 0|0 0|0 429b 56.1k 25 shard1 PRI Mar 10 19:05:13.928 127.0.0.1:27002 *0 *0 *0 *0 0 7|0 0.1% 0.1% 0 1.43G 43.0M n/a 0|0 0|0 605b 55.9k 15 shard1 SEC Mar 10 19:05:13.942 127.0.0.1:27003 *0 *0 *0 *0 0 7|0 0.1% 0.1% 0 1.43G 43.0M n/a 0|0 0|0 605b 55.9k 15 shard1 SEC Mar 10 19:05:13.946 127.0.0.1:27004 *0 *0 *0 *0 0 6|0 0.1% 0.1% 0 1.48G 43.0M n/a 0|0 0|0 546b 55.8k 18 shard2 PRI Mar 10 19:05:13.939 127.0.0.1:27005 *0 *0 *0 *0 0 6|0 0.1% 0.1% 0 1.43G 42.0M n/a 0|0 0|0 540b 54.9k 15 shard2 SEC Mar 10 19:05:13.944 127.0.0.1:27006 *0 *0 *0 *0 0 6|0 0.1% 0.1% 0 1.46G 44.0M n/a 0|0 0|0 540b 54.9k 17 shard2 SEC Mar