搭建mongodb3.4.1测试环境分布式集群（无副本，5台server）mongodb是最常用的nodql数据库，在数据库排名中已经上升到了前六。这篇文章主要介绍如何搭建mongodb（5分片）集群，也会介绍一下高可用生产环境mongodb（5分片+副本）集群，我只是设计了5个server的生产环境集群的搭建方案，具体搭建过程大家自己探索一下。
在搭建集群之前，需要首先了解几个概念：路由，分片、副本集、配置服务器等。
从图中可以看到有四个组件：mongos、config server、shard、replica set。
mongos，数据库集群请求的入口，所有的请求都通过mongos进行协调，不需要在应用程序添加一个路由选择器，mongos自己就是一个请求分发中心，它负责把对应的数据请求请求转发到对应的shard服务器上。在生产环境通常有多mongos作为请求的入口，防止其中一个挂掉所有的mongodb请求都没有办法操作。
config server，顾名思义为配置服务器，存储所有数据库元信息（路由、分片）的配置。mongos本身没有物理存储分片服务器和数据路由信息，只是缓存在内存里，配置服务器则实际存储这些数据。mongos第一次启动或者关掉重启就会从 config server 加载配置信息，以后如果配置服务器信息变化会通知到所有的 mongos 更新自己的状态，这样 mongos 就能继续准确路由。在生产环境通常有多个 config server 配置服务器，因为它存储了分片路由的元数据，防止数据丢失！
shard，分片（sharding）是指将数据库拆分，将其分散在不同的机器上的过程。将数据分散到不同的机器上，不需要功能强大的服务器就可以存储更多的数据和处理更大的负载。基本思想就是将集合切成小块，这些块分散到若干片里，每个片只负责总数据的一部分，最后通过一个均衡器来对各个分片进行均衡（数据迁移）。
replica set，中文翻译副本集，其实就是shard的备份，防止shard挂掉之后数据丢失。复制提供了数据的冗余备份，并在多个服务器上存储数据副本，提高了数据的可用性， 并可以保证数据的安全性。
仲裁者（Arbiter），是复制集中的一个MongoDB实例，它并不保存数据。仲裁节点使用最小的资源并且不要求硬件设备，不能将Arbiter部署在同一个数据集节点中，可以部署在其他应用服务器或者监视服务器中，也可部署在单独的虚拟机中。为了确保复制集中有奇数的投票成员（包括primary），需要添加仲裁节点做为投票，否则primary不能运行时不会自动切换primary。
简单了解之后，我们可以这样总结一下，应用请求mongos来操作mongodb的增删改查，配置服务器存储数据库元信息，并且和mongos做同步，数据最终存入在shard（分片）上，为了防止数据丢失同步在副本集中存储了一份，仲裁在数据存储到分片的时候决定存储到哪个节点。
环境准备 测试环境
系统系统 RedHat6
三台服务器：10.116.41/120/119/111/13 153.40.212.96
安装包： mongodb-linux-x86_64-3.4.1.tgz
服务器规划
服120 服96 服119 服111 服13
Mongos mongos Mongos
config server config server config server
shard shard shard shard shard
端口分配：
mongos：20000
config：21000
shard：27001
集群搭建
1、安装mongodb
解压
tar -xzvf mongodb-linux-x86_64-3.4.1.tgz -C /opt/mongodb3.4.1/mongodb
改名
mv mongodb-linux-x86_64-3.4.6 mongodb
分别在每台机器建立conf、mongos、config、shard四个目录，因为mongos不存储数据，只需要建立日志文件目录即可。
mkdir -p /opt/mongodb3.4.1/mongodb /conf
mkdir -p /opt/mongodb3.4.1/mongodb /mongos/log
mkdir -p /opt/mongodb3.4.1/mongodb /config/data
mkdir -p /opt/mongodb3.4.1/mongodb /config/log
mkdir -p /opt/mongodb3.4.1/mongodb /shard/data
mkdir -p /opt/mongodb3.4.1/mongodb /shard/log
配置环境变量
vim /etc/profile
内容
export MONGODB_HOME/opt/mongodb3.4.1/mongodb
export PATH=$MONGODB_HOME/bin:$PATH
使立即生效
source /etc/profile
2、config server配置服务器
mongodb3.4以后要求配置服务器也创建副本集，不然集群搭建不成功。
添加配置文件
vi /opt/mongodb3.4.1/mongodb/conf/config.conf
配置文件内容
pidfilepath = / opt/mongodb3.4.1/mongodb/config/log/configsrv.pid
dbpath = / opt/mongodb3.4.1/mongodb/config/data
logpath = / opt/mongodb3.4.1/mongodb/config/log/congigsrv.log
logappend = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 21000
fork = true
declare this is a config db of a cluster;
configsvr = true
设置最大连接数
maxConns=20000
启动三台服务器的config server
mongod -f / opt/mongodb3.4.1/mongodb/conf/config.conf
登录任意一台配置服务器，初始化配置副本集
可以任选三台服务器来做config server的副本集
连接
mongo --port 21000
config变量
config = {
... _id : "configs",
... members : [
... {_id : 0, host : "10.116.41.120:21000" },
... {_id : 1, host : "153.40.212.96:21000" },
... {_id : 2, host : "10.116.41.119:21000" }
... ]
... }
初始化副本集
rs.initiate(config)
其中，"_id" : "configs"应与配置文件中配置的 replicaction.replSetName 一致，"members" 中的 "host" 为三个节点的 ip 和 port
3、配置分片(五台机器)
设置第一个分片
配置文件
vi /opt/mongodb3.4.1/mongodb/conf/shard1.conf
配置文件内容
——————————————–
pidfilepath = /opt/mongodb3.4.1/mongodb/shard/log/shard1.pid
dbpath = /opt/mongodb3.4.1/mongodb/shard/data
logpath = /opt/mongodb3.4.1/mongodb/shard/log/shard.log
logappend = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27001
fork = true
打开web监控
httpinterface=true
rest=true
declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true
设置最大连接数
maxConns=20000
分别启动五台服务器的shard server
mongod -f / opt/mongodb3.4.1/mongodb/conf/shard.conf
4、配置路由服务器 mongos
先启动配置服务器和分片服务器,后启动路由实例启动路由实例:（三台机器）
vi / opt/mongodb3.4.1/mongodb/conf/mongos.conf
内容
pidfilepath = / opt/mongodb3.4.1/mongodb/mongos/log/mongos.pid
logpath = / opt/mongodb3.4.1/mongodb/mongos/log/mongos.log
logappend = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 20000
fork = true
监听的配置服务器,只能有1个或者3个 configs为配置服务器的副本集名字
configdb = configs/10.116.41.120:21000,153.40.212.96:21000,10.116.41.119:21000
设置最大连接数
maxConns=20000
启动三台服务器的mongos server
mongos -f / opt/mongodb3.4.1/mongodb/conf/mongos.conf
5、启用分片
目前搭建了mongodb配置服务器、路由服务器，各个分片服务器，不过应用程序连接到mongos路由服务器并不能使用分片机制，还需要在程序里设置分片配置，让分片生效。
登陆任意一台mongos
mongo --port 20000
使用admin数据库
user admin
串联路由服务器与分配副本集
sh.addShard("10.116.41.120:27001")
sh.addShard("153.40.212.96:27001")
sh.addShard("10.116.41.119:27001")
sh.addShard("10.116.41.111:27001")
sh.addShard("10.116.41.13:27001")
查看集群状态
sh.status()
6、测试
目前配置服务、路由服务、分片服务都已经串联起来了，但我们的目的是希望插入数据，数据能够自动分片。连接在mongos上，准备让指定的数据库、指定的集合分片生效。
指定testdb分片生效
db.runCommand( { enablesharding :"testdb"});
指定数据库里需要分片的集合和片键
sh.shardCollection("testdb.test", { "_id": "hashed" });(hash分片方式)
我们设置testdb的 table1 表需要分片，根据 id 自动分片到 shard1 ，shard2，shard3 上面去。要这样设置是因为不是所有mongodb 的数据库和表 都需要分片！
测试分片配置结果
mongo 127.0.0.1:20000
使用testdb
use testdb;
插入测试数据
for (var i = 1; i <= 100000; i++)
db.test.save({id:i,"test1":"testval1"});
查看分片情况如下，部分无关信息省掉了
mongos> db.test.getShardDistribution()
Shard shard0000 at 10.116.41.120:29001
data : 126KiB docs : 1908 chunks : 2
estimated data per chunk : 63KiB
estimated docs per chunk : 954
Shard shard0001 at 153.40.212.96:29001
data : 136KiB docs : 2058 chunks : 2
estimated data per chunk : 68KiB
estimated docs per chunk : 1029
Shard shard0002 at 10.116.41.119:29001
data : 133KiB docs : 2014 chunks : 2
estimated data per chunk : 66KiB
estimated docs per chunk : 1007
Shard shard0003 at 10.116.41.111:29001
data : 135KiB docs : 2034 chunks : 2
estimated data per chunk : 67KiB
estimated docs per chunk : 1017
Shard shard0004 at 10.116.41.13:29001
data : 131KiB docs : 1985 chunks : 2
estimated data per chunk : 65KiB
estimated docs per chunk : 992
Totals
data : 663KiB docs : 9999 chunks : 10
Shard shard0000 contains 19.08% data, 19.08% docs in cluster, avg obj size on shard : 68B
Shard shard0001 contains 20.58% data, 20.58% docs in cluster, avg obj size on shard : 68B
Shard shard0002 contains 20.14% data, 20.14% docs in cluster, avg obj size on shard : 68B
Shard shard0003 contains 20.34% data, 20.34% docs in cluster, avg obj size on shard : 68B
Shard shard0004 contains 19.85% data, 19.85% docs in cluster, avg obj size on shard : 68B
后期运维
启动关闭
mongodb的启动顺序是，先启动配置服务器，在启动分片，最后启动mongos.
mongod -f /opt/mongodb3.4.1/mongodb/conf/config.conf
mongod -f /opt/mongodb3.4.1/mongodb/conf/shard.conf
mongod -f /opt/mongodb3.4.1/mongodb/conf/mongos.conf
关闭时，直接killall杀掉所有进程
killall mongod
killall mongos
