docker 搭建 mongo 集群

一. 准备工作

• 安装docker
• 安装docker-compose

注意

1. docker 通过 unix socket 通信，需要sudo权限, 每次操作 docker 都需要在命令行前添加 sudo，比较烦，官方给出了方法。安装 docker 是会创建docker用户组，也拥有unix socker读写权限，将当前用户添加至docker用户组，即可免除命令行前添加sudo。参考
2. 容器间默认通过网桥连接内外部网络，主机需要允许网卡转发
3. docker 网桥默认网段为 172.17.42.1/16 ，公司vpn默认对网段
   172.17.0.0/20 路由，会覆盖docker网段，导致容器无法与外部网络通信，修改/etc/default/docker，添加 DOCKER_OPTS="--bip=192.168.1.0/20"，这里网段是容器间的内部网络，可以自行修改，改到满意。
4. 国内使用官方镜像比较慢，建议使用国内第三方镜像加速。如：DaoCloud，阿里云

二. 实验

(一) 主从模式

• 准备工作
  1. 创建db目录 mkdir -p /data/mongodbtest/master /data/mongodbtest/slaver
  2. `docker-compose.yml内容如下：

      version: '2'
      services:
        master:
          image: mongo:latest
          volumes:
            - /data/mongodbtest/master:/data/db
          command: mongod --dbpath /data/db  --master
        slaver:
          image: mongo:latest
          volumes:
            - /data/mongodbtest/slaver:/data/db
          command: mongod --dbpath /data/db --slave --source master:27017
          links:
           - master
     

• 启动容器docker-compose up -d

注: docker-compose会默认将文件夹名字作为容器名的前缀, 我的文件夹为masterslave，容器明分别为 masterslave_master_1 和 masterslave_slave_1

• 验证
  在master中插入一条记录：

  $ docker-compose exec master mongo
  $ use test
  $ db.test.insert({msg: "from master", ts: new Date()})
  

  查看slave中的数据，执行

  $ docker-compose exec slaver mongo
  $ rs.slaveOk()
  $ use test
  $ db.test.find()
  $ db.test.insert({msg: 'from slaver', ts: new Date()})  // 报错, slaver只有读权限
  $ db.printReplicationInfo()  // 查看slave服务信息
  

  测试故障转移：首先，关闭master，docker-compose stop master；其次，重新连接 slave，查看服务信息，插入数据。如下：

  $ docker-compose exec slaver mongo
  $ db.printReplicationInfo() //依然是slave, 没有自动切换为master
  $ use test
  $ db.testData.insert({msg: "from slave", ts: new Date()}) //插入失败
  

• 总结
  简单的 master-slave 模型仅仅做了一个数据复制，而且并不可靠，master 挂了整体将无法进行写操作

(二) 副本集(Relica set)

• 介绍

三实例

1主 + 2次要

• 准备工作

1. 创建db文件夹

    mkdir -p /data/mongodbtest/replset/rs1 /data/mongodbtest/replset/rs2 /data/mongodbtest/replset/rs2
   

2. docker-compose.yml

    version: '3'
    services:
      rs1:
        image: mongo:latest
        volumes:
          - /data/mongodbtest/replset/rs1:/data/db
        command: mongod --dbpath /data/db --replSet myset
      rs2:
        image: mongo:latest
        volumes:
          - /data/mongodbtest/replset/rs2:/data/db
        command: mongod --dbpath /data/db --replSet myset
      rs3:
        image: mongo:2.7.8
        volumes:
          - /data/mongodbtest/replset/rs3:/data/db
        command: mongod --dbpath /data/db --replSet myset
   

• 初始化副本级

  docker-compose exec rs1 mongo
  rs.initiate()
  rs.add('rs2:27017')
  rs.add('rs3:27017')
  rs.conf() //查看配置
  rs.status() //查看副本级状态
  

• 验证

  • 数据复制功能

    docker-compose exec rs1 mongo
    use test
    db.test.insert({msg: 'from primary', ts: new Date()})
    quit()
    docker-compose exec rs2 mongo
    rs.slaveOk() //副本集默认仅primary可读写
    use test
    db.test.find()
    quit()
    docker-compose exec rs3 mongo
    rs.slaveOk() //副本集默认仅primary可读写
    use test
    db.test.find()
    quit()
    

  • 故障转移功能
    副本集在 primary 挂掉以后，可以在 secondary 中选取出新的 primary

    docker-compose stop rs1
    

    登录 rs2/rs3 中查看可以看到，选出了新的 primary ，这时候我们重新启动 rs1，它成为了 secondary

    docker-compose start rs1
    docker-compose exec rs1 mongo
    

• 总结
  通过客户端的设置, 可以进行主副节点读写分离:
  a). primary:默认参数, 只从主节点上进行读取操作;
  b). primaryPreferred:大部分从主节点上读取数据, 只有主节点不可用时从secondary节点读取数据;
  c). secondary:只从secondary节点上进行读取操作, 存在的问题是secondary节点的数据会比primary节点数据"旧";
  d). secondaryPreferred:优先从secondary节点进行读取操作, secondary节点不可用时从主节点读取数据;
  e). nearest:不管是主节点,secondary节点, 从网络延迟最低的节点上读取数据.
  副节点不是越多越好, 因为引主节点做写操作, 其他副节点从主节点复制数据, 副节点越多, 主节点压力越大.

1主 + 1副 + 1仲裁

• 准备工作

  1. 删除 /data/mongodbtest/replset/rs[1-3]/ 下的内容

  2. docker-compose.yml

     version: '3'
     services:
       rs1:
         image: mongo:latest
         volumes:
           - /data/mongodbtest/replset/rs1:/data/db
         command: mongod --dbpath /data/db --replSet myset --oplogSize 128
       secondary:
         image: mongo:latest
         volumes:
           - /data/mongodbtest/replset/rs2:/data/db
         command: mongod --dbpath /data/db --replSet myset --oplogSize 128
       arbiter:
         image: mongo:latest
         command: mongod --dbpath /data/db --replSet myset --smallfiles --oplogSize 128
     

• 启动

  docker-compose up -d
  

• 初始化副本级

  mongo rs1:27017  
  rs.initiate()
  rs.add('rs2:27017')
  rs.add('rs3:27017', true) // arbiter only
  rs.conf() //查看配置
  rs.status() //查看副本级状态
  

• 验证(同上)

• 总结
  每个副本集对主节点都是全量拷贝, 数量压力增大的时候, 节点压力随之变大. 无法自动扩张.

限制

在官方文档中提到了副本集的一些限制:

• 副本集最多有50个成员
• 可以投票的成员最多7个
• 如果启动 mongod 的时候没有通过 --oplogSize 制定 oplog 的大小，默认 oplog 最大为 50G

分片

MongoDB 提供了水平扩展的功能，其 Sharding 机制使其具备了支撑大数据量和大吞吐量的能力。
在一个 Sharding 集群中，有下面三种角色：

• shard: 每个 shard 存储整个 sharding 集群数据的一个子集，每一个 shard 都是一个 replset
• mongos: 查询路由，客户端通过其从 shard 中查询数据，也可以理解为 proxy
• config servers: 配置服务器，存储整个 sharding 集群的元数据和配置。

MongoDB 3.4 起，要求 config servers 也是 replset。
MongoDB 提供两种分片策略：hash sharding 和 range sharding，需要根据自己的业务特征和数据特征进行选择。

测试版

• 环境
  1 config servers(csrs) + 1 mongos + 1shard(1primary + 1secondary + 1arbiter)

• 准备工作

  1. 创建文件夹

     mkdir -p /data/mongodbtest/cs/rs1 /data/mongodbtest/cs/rs2 /data/mongodbtest/cs/rs3 # for config server replset
     mkdir -p /data/mongodbtest/sh/rs1 /data/mongodbtest/sh/rs2 /data/mongodbtest/sh/rs3 # for sharding 1
     mkdir -p /data/mongodbtest/mongos
     

  2. keyfile
     MongoDB 规定 sharding 集群内部必须有授权机制，比如 mongos 去访问 config server的时候，我们这里通过key

  3. docker-compose.yml

     version: '3'
     services:
       csrs1:
         image: mongo:latest
         volumes:
           - /data/mongodbtest/cs/rs1:/data/db
         command: mongod --noauth --configsvr --replSet csrs --dbpath /data/db
       csrs2:
         image: mongo:latest
         volumes:
           - /data/mongodbtest/cs/rs2:/data/db
         command: mongod --noauth --configsvr --replSet csrs --dbpath /data/db
       csrs3:
         image: mongo:latest
         volumes:
           - /data/mongodbtest/cs/rs3:/data/db
         command: mongod --noauth --configsvr --replSet csrs --dbpath /data/db
       mongos:
         image: mongo:latest
         command: mongos --noauth --configdb csrs/csrs1:27019,csrs2:27019,csrs3:27019
       shrs1:
         image: mongo:latest
         volumes:
           - /data/mongodbtest/sh/rs1:/data/db
         command: mongod --noauth --dbpath /data/db --shardsvr --replSet shrs
       shrs2:
         image: mongo:latest
         volumes:
           - /data/mongodbtest/sh/rs2:/data/db
         command: mongod --noauth --dbpath /data/db --shardsvr --replSet shrs
       shrs3:
         image: mongo:latest
         volumes:
           - /data/mongodbtest/sh/rs3:/data/db
         command: mongod --noauth --dbpath /data/db --shardsvr --replSet shrs
     

• 启动 docker-compose up -d

• 配置副本集

  1. 配置 config server

     docker-compose exec csrs1 mongo --port 27019
     rs.initiate()
     
     rs.add('csrs2:27019')
     rs.add('csrs3:27019')
     rs.status() //查看状态
     quit()
     

  config server 默认端口为 27019

  2. 配置 shard server
     docker-compose exec shrs1 mongo --port 27018
     rs.initiate()
     var cfg = rs.conf()
     cfg.members[0].host = 'shrs1:27018'
     rs.reconfig(cfg)
     rs.add('shrs2:27018')
     rs.add('shrs3:27018')
     quit()

  'shard server' 默认端口号为 27018

• 配置 mongos

  docker-compose exec mongos mongo
  sh.addShard('shrs/shrs1:27018')
  sh.status() //查看状态