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:27017

4️⃣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。