MongoDB主從切換功能測(cè)試

一、MongoDB介紹

1.1 MongoDB簡(jiǎn)介

MongoDB是一個(gè)開源的文檔數(shù)據(jù)庫，使用JSON格式存儲(chǔ)和操作數(shù)據(jù)，具有高度靈活性和可擴(kuò)展性。MongoDB的數(shù)據(jù)模型是面向文檔的，這意味著它可以存儲(chǔ)各種類型的數(shù)據(jù)，如數(shù)組、嵌套文檔和二進(jìn)制數(shù)據(jù)。MongoDB是一種NoSQL數(shù)據(jù)庫，不需要使用傳統(tǒng)的表格結(jié)構(gòu)。MongoDB是分布式的，可以在多臺(tái)服務(wù)器上部署，支持自動(dòng)分片，可以實(shí)現(xiàn)高可用性和橫向擴(kuò)展。MongoDB還帶有很多強(qiáng)大的功能，包括聚合框架、索引、MapReduce等，支持多種編程語言和多種平臺(tái)。它被廣泛用于Web應(yīng)用程序、大數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域。

1.2 MongoDB特點(diǎn)

面向文檔的數(shù)據(jù)模型：MongoDB是一種面向文檔的數(shù)據(jù)庫，這意味著它使用文檔來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，文檔是一個(gè)鍵值對(duì)集合，是非常靈活的數(shù)據(jù)模型。

分布式：MongoDB支持分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以將數(shù)據(jù)分布在多個(gè)服務(wù)器上，從而實(shí)現(xiàn)更高的可用性和可擴(kuò)展性。

高性能：MongoDB支持高性能讀寫，能夠在海量數(shù)據(jù)環(huán)境下快速響應(yīng)。

強(qiáng)大的查詢語言：MongoDB支持豐富的查詢語言，包括聚合管道、地理空間查詢、全文搜索等，能夠滿足各種查詢需求。

靈活的數(shù)據(jù)模型：MongoDB的文檔的格式非常靈活，沒有固定的架構(gòu)，可以按照需求進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，支持動(dòng)態(tài)添加字段和修改文檔結(jié)構(gòu)。

可擴(kuò)展性：MongoDB非常容易擴(kuò)展，可以通過水平擴(kuò)展的方式來增加服務(wù)器數(shù)量，以滿足不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)和請(qǐng)求量。

可視化管理工具：MongoDB提供了可視化的管理工具，如MongoDB Compass，使得管理和操作MongoDB數(shù)據(jù)庫更加方便。

二、MongoDB主從復(fù)制介紹

2.1 MongoDB主從復(fù)制

MongoDB主從復(fù)制是一種數(shù)據(jù)同步機(jī)制，通過該機(jī)制可以將一個(gè) MongoDB 實(shí)例的數(shù)據(jù)復(fù)制到其他多個(gè)實(shí)例中，以提高數(shù)據(jù)的可靠性和可用性。在主從復(fù)制中，有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)（也稱為主服務(wù)器），負(fù)責(zé)接收寫入請(qǐng)求并將數(shù)據(jù)同步到從節(jié)點(diǎn)（也稱為從服務(wù)器）。從節(jié)點(diǎn)只能處理讀操作，而不允許寫入操作。

主從復(fù)制的核心是復(fù)制集（Replica Set），它由多個(gè) MongoDB 實(shí)例組成。一個(gè)復(fù)制集中包括一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)。主節(jié)點(diǎn)將寫入操作同步到所有的從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)在收到主節(jié)點(diǎn)的更新后，將自己的數(shù)據(jù)更新為與主節(jié)點(diǎn)一致的狀態(tài)，確保數(shù)據(jù)的一致性。

當(dāng)主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，從節(jié)點(diǎn)可以接替主節(jié)點(diǎn)成為新的主節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)處理寫入請(qǐng)求和同步數(shù)據(jù)到其他從節(jié)點(diǎn)。這種自動(dòng)切換的機(jī)制可以保證系統(tǒng)的高可用性和可靠性。

主從復(fù)制還可以通過讀寫分離的方式提高讀寫性能。將讀操作分發(fā)到從節(jié)點(diǎn)，從而減輕主節(jié)點(diǎn)的負(fù)載壓力，提高系統(tǒng)的并發(fā)處理能力。MongoDB主從復(fù)制是一種可靠、高效的數(shù)據(jù)同步機(jī)制，可以幫助用戶保證數(shù)據(jù)的完整性和可用性。

2.2MongoDB副本集

副本集在mongodb中是是一組 mongod保持相同的數(shù)據(jù)集過程，副本集提供冗余和高可用性，并且是所有生產(chǎn)部署的基礎(chǔ)。

復(fù)制提供冗余并增加數(shù)據(jù)可用性，在不同數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上具有多個(gè)數(shù)據(jù)副本，復(fù)制可以提供一個(gè)級(jí)別的單一數(shù)據(jù)庫服務(wù)器丟失的容錯(cuò)能力。

副本集至少需要3個(gè)成員，可以是一主兩從，也可以是一主一從一仲裁節(jié)點(diǎn)，如果主節(jié)點(diǎn)掛掉，兩個(gè)從節(jié)點(diǎn)會(huì)重新選舉，找到一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，將其提升為主。

三、本次實(shí)踐介紹

3.1 實(shí)踐環(huán)境規(guī)劃

hostname	IP地址	系統(tǒng)版本	MongoDB版本	角色
master	192.168.3.141	centos 7.9	v5.0.21	主節(jié)點(diǎn)
node01	192.168.3.142	centos 7.9	v5.0.21	從節(jié)點(diǎn)
node02	192.168.3.143	centos 7.9	v5.0.21	從節(jié)點(diǎn)

3.2 本次實(shí)踐簡(jiǎn)介

1.本次實(shí)踐準(zhǔn)備三臺(tái)服務(wù)器，操作系統(tǒng)為centos7.9；
2.本次實(shí)踐環(huán)境為個(gè)人測(cè)試環(huán)境，生產(chǎn)環(huán)境請(qǐng)謹(jǐn)慎；
3.本次實(shí)踐主要配置MongoDB主從復(fù)制。

四、安裝MongoDB

4.1 安裝說明

三臺(tái)服務(wù)器都需要按照以下步驟安裝MongoDB環(huán)境。4.2 配置yum倉庫配置mongodb的yum倉庫

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 檢查yum倉庫狀態(tài)

檢查yum倉庫各鏡像源狀態(tài)

[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 安裝MongoDB

直接使用yum安裝mongodb

yum install -y mongodb-org-server mongodb-org

4.5 修改綁定IP

修改/etc/mongod.conf 配置文件中的mongodb服務(wù)綁定的IP地址為0.0.0.0。

vim /etc/mongod.conf 

4.6 啟動(dòng)MongoDB服務(wù)

啟動(dòng)MongoDB服務(wù)

systemctl start mongod.service  && systemctl enable  mongod.service

4.7 檢查MongoDB服務(wù)狀態(tài)

檢查MongoDB服務(wù)狀態(tài)

[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 1648 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 1648 master systemd[1]: Started MongoDB Database Server.
Sep 13 1648 master mongod[1472]: {"t":{"$date":"2023-09-13T0848.292Z"},"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

查看當(dāng)前安裝的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節(jié)點(diǎn)配置工作

5.1 進(jìn)入mongodb數(shù)據(jù)庫

直接本地進(jìn)入mongodb

mongo

5.2 創(chuàng)建admin賬號(hào)

在mongodb內(nèi)創(chuàng)建用戶管理員admin賬號(hào)

db.createUser({
  user: "admin",
  pwd: "admin",
  roles: [
  {role: "userAdminAnyDatabase",db: "admin"}
  ]
}
)

5.3 創(chuàng)建測(cè)試賬號(hào)

進(jìn)入admin數(shù)據(jù)庫內(nèi)，使用admin賬號(hào)驗(yàn)證登錄。

>  use admin;
switched to db admin
> db.auth("admin", "admin")
1

在在mongodb內(nèi)創(chuàng)建huawei用戶，用戶角色權(quán)限為“root”。

db.createUser({
  user: "huawei",
  pwd: "huawei",
  roles: [   "root" ]
}
)

5.4 訪問測(cè)試數(shù)據(jù)庫

使用admin賬號(hào)連接mongodb

mongo -uadmin -padmin --authenticationDatabase admin

5.5 在主節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建key文件

在主節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建key文件

mkdir -p /data/mongodb/
openssl rand -base64 666 > /data/mongodb/mongodb.key

在兩個(gè)從節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建目錄

mkdir -p /data/mongodb/

5.5 拷貝key文件

將key文件發(fā)送兩個(gè)從節(jié)點(diǎn)

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、所有節(jié)點(diǎn)配置工作

6.1 配置說明

以下步驟，三個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要執(zhí)行。

6.2 目錄及文件授權(quán)

在三個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器中，執(zhí)行以下命令，對(duì)相關(guān)目錄及文件進(jìn)行授權(quán)操作·。

chown mongod:mongod -R /data/mongodb/
chmod 600 /data/mongodb/mongodb.key

6.3 編輯/etc/mongod.conf文件

在三個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器中，編輯/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 重啟mongodb服務(wù)

三個(gè)節(jié)點(diǎn)服務(wù)器，重啟mongodb服務(wù)。

systemctl restart mongod

七、配置MongoDB主從

7.1 用戶認(rèn)證

連接master節(jié)點(diǎn)的mongodb。

mongo

使用huawei賬號(hào)進(jìn)行認(rèn)證

> use admin;
switched to db admin
> db.auth("huawei","huawei")
1

7.2 配置副本集

執(zhí)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 主庫查看副本集配置

master主節(jié)點(diǎn)，退出mongodb，重新連接后，使用huawei賬號(hào)驗(yàn)證。

使用huawei賬號(hào)進(jìn)行認(rèn)證

 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 查看副本集狀態(tài)

查看副本集狀態(tài)

rs0:PRIMARY>  rs.status()
{
"set" : "rs0",
"date" : ISODate("2023-09-13T1054.675Z"),
"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("2023-09-13T1049.099Z"),
"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("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z")
},
"lastStableRecoveryTimestamp" : Timestamp(1694600279, 1),
"electionCandidateMetrics" : {
"lastElectionReason" : "electionTimeout",
"lastElectionDate" : ISODate("2023-09-13T1008.624Z"),
"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("2023-09-13T1008.987Z"),
"wMajorityWriteAvailabilityDate" : ISODate("2023-09-13T1010.491Z")
},
"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("2023-09-13T1049Z"),
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"infoMessage" : "",
"electionTime" : Timestamp(1694599928, 1),
"electionDate" : ISODate("2023-09-13T1008Z"),
"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("2023-09-13T1049Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2023-09-13T1049Z"),
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2023-09-13T1054.667Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2023-09-13T1054.192Z"),
"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("2023-09-13T1049Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2023-09-13T1049Z"),
"lastAppliedWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastDurableWallTime" : ISODate("2023-09-13T1049.099Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2023-09-13T1054.667Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2023-09-13T1054.192Z"),
"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 判斷主從節(jié)點(diǎn)

“primary” : “192.168.3.141:27017”,顯示192.168.3.141主機(jī)為主節(jié)點(diǎn)

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("2023-09-13T1059Z"),
"majorityOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1694600459, 1),
"t" : NumberLong(1)
},
"majorityWriteDate" : ISODate("2023-09-13T1059Z")
},
"maxBsonObjectSize" : 16777216,
"maxMessageSizeBytes" : 48000000,
"maxWriteBatchSize" : 100000,
"localTime" : ISODate("2023-09-13T1002.808Z"),
"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、測(cè)試MongoDB主從切換

8.1 停止主庫的mongodb服務(wù)

停止主庫的mongodb服務(wù)

systemctl stop mongod.service 

8.2 查看從庫狀態(tài)

其他從節(jié)點(diǎn)登錄mongodb，查看mongodb的角色，發(fā)現(xiàn)node01節(jié)點(diǎn)已經(jīng)切換為主庫。

mongo

審核編輯：黃飛