MongoDB副本集、分片集的伪分布式部署(保姆级教程)
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1 集群架构(概念篇)
MongoDB有三种集群部署模式，分别是主从复制(Master-Slave)、副本集(ReplicaSet)、分片集(Sharding)。采用集群架构复制的目的：保证数据生产部署时的冗余和可靠性，采用不同的机器来保存副本，数据不会因为单点故障而丢失。读写分离，提高数据的读取能力。故障转移、故障恢复。
1.1 MongoDB核心组件
?Mongod： 处理所有的数据请求、管理数据的增删改查操作。默认的数据目录/data/db，默认端口27017，默认主机地址localhost。
?Mongo：MongoDB提供的一个Mongo shell客户端，便于用户与MongoDB之间的交互。启动Mongo默认连接到localhost:270127的test数据库。
?Mongos： 用于MongoDB分片集的路由选择，对来自于应用层的查询请求进行处理，平判断所请求的数据位于分片集的哪个位置。
1.2 主从复制
1️⃣主从复制模式的集群只能有一个主节点，主节点提供所有的增删改查服务，从节点不提供服务，但是可以通过设置从节点提供查询服务，这样可以减少主节点的压力。2️⃣此外，每个从节点都要知道主节点的地址以及主节点的各个操作，从节点定期轮询主节点获取操作，并对自己的数据副本进行这些操作，从而保证主从节点数据的一致性。3️⃣主节点出现故障，只能人工介入指定新的主节点，在此期间整个集群数据只能被读而无法修改。
1.3 副本集
Primary主节点：与主从复制一样，副本集中也只能有一个主节点，向外对客户端提供数据读写的服务，执行的写操作信息保存在oplog中。不同的是，副本集中的主节点发生故障时，仲裁节点触发选举，在所有的从节点中选出一个作为新的主节点，即使后续旧的主节点恢复正常，也会以从节点的身份加入到集群。
Secondary从节点：从节点只提供读数据的服务，并且从节点定期轮询oplog日志文件，根据日志内容同步更新自身的数据，使之保持与主节点一致。
Arbiter仲裁节点：仲裁节点不存储任何数据，只记录集群的节点数以及主节点发生故障时触发选举机制进行仲裁。仲裁节点和其他节点之间的唯一通信就是选举期间的投票、心跳信息。
1.4 分片集
副本集可以解决主节点发生故障所导致的数据丢失或不可用的问题，但遇到需要存储海量数据的情况，副本集就无法解决了。此时就用到了MongoDB的分片集操作，所谓分片就是将数据拆分并分散存储在不同机器上的过程。
什么时间进行分片操作：1.单个节点的磁盘空间不足时。2.单个mongod已经不能满足写数据的性能要求，通过分片让写压力分散到各个分片服务器上。3.把大量数据放到内存里提高性能，通过分片利用多台分片服务器的内存资源。
Shard Server分片服务器：每一个分片服务器都是一个mongod进程，用于存储实际的数据块。实际生产中，一个分片服务器往往有多台机器组成一个副本集来共同承担，防止因主节点的单点故障而崩溃整个系统。
Config Server配置服务器：同样是一个mongod进程，用来保存集群和分片的元数据，在集群启动的最开始时建立。
Route Server路由服务器：是一个独立的mongos进程(即不储存数据的mongod进程)，启动时要从配置服务器加载集群信息到缓存中(分片集群要首先启动配置服务器的原因)，并将客户端的请求路由给每个分片服务器，在各分片服务器返回结果后进行聚合并返回客户端。
2 集群搭建
2.1 部署副本集(伪分布式)
建议开三个终端界面，分别操作三个节点，这样操作比较直观。
1️⃣首先需要有三个节点或者说三个mongod进程
localhost:27017
localhost:27018
localhost:27019
2️⃣创建并配置三个配置文件来开启三个节点
/user/local/mongodb4.4.1/conf/rs_mongod1.conf
/user/local/mongodb4.4.1/conf/rs_mongod2.conf
/user/local/mongodb4.4.1/conf/rs_mongod3.conf
配置文件内容如下：
三个配置文件中的port端口为对应节点的端口，必须更改成
涉及到路径的配置项path、dbpath里面的路径目录文件都必须创建，带后缀的是文件不带后缀的是目录，别创建错了
replSetName是副本集的名字，一个副本集里的三个节点的三个配置文件里都必须一样。
systemLog:
destination: file
path: /var/log/mongodb/rs_mongod1.log
logAppend: true
storage:
dbPath: /usr/local/mongodb4.4.1/data/rs_mongod1
journal:
enabled: true
processManagement:
fork: true
net:
bindIp: localhost
port: 27017
replication:
oplogSizeMB: 100
replSetName: my_repl
enableMajorityReadConcern: true 3️⃣使用配置文件开启节点服务
开启节点服务需要先进入配置文件所在目录，开启服务成功后才能连接节点
#开启节点服务
sudo mongod --config rs_mongod1.conf
#连接节点，进入shell操作界面
#mongo后面的是连接节点的ip和端口
mongo localhost:270174️⃣主节点初始化
刚刚创建的三个节点默认都是从节点，从节点在未设置可读之前无法读取数据，故此时show dbs会报错，这就需要初始化主节点，使其中的一个从节点成为主节点。
var rsconf={_id:"my_repl",
members:[
{_id:1,host:“localhost:27017"},
{_id:2,host:“localhost:27018"},
{_id:3,host:“localhost:27019"}
]
}
rs.initiate(rsconf) #初始化Primary
rs.status( ) #查看副本集状态此时，进行初始化操作的节点就会成为主节点。
5️⃣从节点、仲裁节点设置
下面的三个操作都是在主节点的shell里完成的，主节点才有权对其他节点进行设置
#将该节点作为从节点加入集群中
rs.add("localhost:27019")
#将节点设置成仲裁节点
rs.addArb("localhost:27019")
#从集群中删除节点
rs.remove("localhost:27019")从节点设置为可读
rs.slaveOK()对哪个节点的操作就要在哪个节点的shell界面进行设置
???副本集操作完成后不能直接关闭终端，必须必须必须使用两次exit先退出shell再退出节点服务最后关闭虚拟机，否则下次再开启节点服务时，会因为直接关闭终端或者虚拟机而导致服务异常关闭，从而无法正常开启服务，处理起来会很麻烦。
2.2 分片集部署(伪分布式)
建议开三个终端界面，分别操作三个服务器副本集，这样操作比较直观。
1️⃣首先需要有三个服务器节点或者说两个mongod、一个mongos进程
localhost:27017 配置服务器(mongod)
localhost:27018 路由服务器(mongos)
localhost:27019 分片服务器(mongod)
2️⃣创建并配置三个配置文件来完成分片集的主要架构
这里为了减少计算机部署分片集群的压力，采用配置服务器单成员副本集，路由服务器，分片服务器单成员副本集。单成员模式的副本集，即只用一个节点作为主节点加入到副本集中，完成一个最简单的副本集。若想要搭建更加完善的分片集群，只需多创建几个节点并加入到副本集中即可。
?配置服务器(Config Server)副本集
1.配置文件及其内容：
/user/local/mongodb4.4.1/conf/shard/configsvr.conf
配置文件中的port端口为对应节点的端口，必须更改
涉及到路径的配置项path、dbpath里面的路径目录文件都必须创建，带后缀的是文件不带后缀的是目录，别创建错了
storage:
dbPath: /usr/local/mongodb4.4.1/data/configsvr
journal:
enabled: true
systemLog:
destination: file
path: /var/log/mongodb/shard/configsvr.log
logAppend: true
net:
bindIp: localhost
port: 27017
processManagement:
fork: true
sharding:
clusterRole: configsvr
replication:
replSetName: configsvr_rs 2.初始化主节点：
开启节点服务需要先进入配置文件所在目录，开启服务成功后才能连接节点
#开启节点服务
sudo mongod --config configsvr.conf
#连接节点，进入shell操作界面
mongo localhost:27017
#主节点初始化
rs.initiate({
_id: "configsvr_rs",
configsvr: true,
members: [{ _id : 0, host : “localhost:27017" },]
})?路由服务器(Route Server)
1.配置文件及其内容
/user/local/mongodb4.4.1/conf/shard/mongos.conf
配置文件中的port端口为对应节点的端口，必须更改
涉及到路径的文件都要创建有后缀是文件，无后缀是目录
路由服务器不存储数据故不需要dbPath(与其他两个结点的区别)
systemLog:
destination: file
path: /var/log/mongodb/shard/mongos.log
logAppend: true
net:
bindIp: localhost
port: 27018
processManagement:
fork: true
sharding:
configDB: configsvr_rs/localhost:27017开启节点服务需要先进入配置文件所在目录，开启服务成功后才能连接节点
sudo mongos --config mongos.config?分片服务器(Shard Server)副本集
1.配置文件及内容
/user/local/mongodb4.4.1/conf/shard/shardsvr.conf
storage:
dbPath: /usr/local/mongodb4.4.1/data/shardsvr
journal:
enabled: true
systemLog:
destination: file
path: /var/log/mongodb/shard/shardsvr.log
logAppend: true
net:
bindIp: localhost
port: 27019
processManagement:
fork: true
sharding:
clusterRole: shardsvr
replication:
replSetName: shardsvr_rs1
2.初始化主节点
#开启节点服务
sudo mongod --config shardsvr.conf
#连接节点，进入shell操作界面
mongo localhost:27019
#主节点初始化
rs.initiate({
_id : "shardsvr_rs1",
members: [
{ _id : 0, host : “localhost:27019" },
]
})
3️⃣进入mongos shell界面操作整个分片集
进入mongos shell界面
mongo localhost:27018添加分片服务器副本集到分片集群中
sh.addShard("shardsvr_rs1/localhost:27019,")再创建一个分片服务器副本集并加入到分片集群
参照上文分片服务器副本集，先创建并配置一个节点的配置文件，使用配置文件开启服务，进入shell界面初始化主节点，进入mongos的shell界面使用sh.addShard()将其添加入集群。
4️⃣数据库、集合分片操作
???分片集操作完成后同样不能直接关闭终端，必须必须必须使用两次exit先退出shell再退出节点服务最后关闭虚拟机，否则下次再开启节点服务时，会因为直接关闭终端或者虚拟机而导致服务异常关闭，从而无法正常开启服务，处理起来会很麻烦。
2.3 副本集与分片集区别
副本集是让多台服务器都拥有同样的数据副本，每一台服务器都是其他服务器的镜像。然而分片集中的每一个分片都和其他分片拥有不同的数据子集，相当于分布式存储。