Linux 上搭建 MongoDB 集群的实用指南
一、架构选型与规划
- 常见形态有两种：
- 副本集 Replica Set：提供数据冗余与自动故障转移，适合大多数业务起步与中小规模场景。
- 分片集群 Sharded Cluster：在副本集基础上横向扩展容量与吞吐，由 Shard（分片）、Config Server（配置服务器）、mongos（路由） 三大组件构成。自 MongoDB 3.4 起，Config Server 必须为副本集；自 3.6 起，每个 Shard 也建议/必须为副本集。典型实践是：3 台 Config Server 副本集、每个 Shard 为 3 节点副本集、2 个及以上 mongos 路由器。
二、通用前置准备
- 系统与安全：
- 建议 NTP 时间同步、关闭 SELinux 或放行端口、按需开放防火墙端口（如 27017/27018/27019/20000/21000 等）。
- 规划 /etc/hosts 或使用 DNS，保证节点间可解析。
- 资源与内核：
- 官方建议在 Linux 上禁用 透明大页 THP，并调高 文件句柄数（如 nofile ≥ 64000；MongoDB 4.4 起低于 64000 可能报错）。
- 目录与权限：
- 为 dbPath、logPath 预建目录并设定属主（常见为 mongod 用户）。
- 安装方式：
- 使用发行版官方仓库或 MongoDB 官方安装包安装对应版本，保持集群节点版本一致。
三、方案一 副本集快速落地（高可用起步）
- 安装与配置（每台机器一个实例，示例端口 27017）：
- 配置文件 /etc/mongod.conf（关键项）：
- storage.dbPath、systemLog.path
- net.port、net.bindIp（建议绑定内网地址或 0.0.0.0 并配合防火墙）
- replication.replSetName: rs0
- 启动与初始化：
- 启动：mongod --config /etc/mongod.conf（或 systemctl start mongod）
- 连接任一节点初始化：
- rs.initiate({ _id: “rs0”, members: [{_id:0,host:“host1:27017”},{_id:1,host:“host2:27017”},{_id:2,host:“host3:27017”}] })
- 验证：rs.status()、rs.conf()
- 扩容：rs.add(“host4:27017”)；如需仲裁：rs.addArb(“host5:27017”)
- 客户端连接：
- 连接字符串示例：mongodb://host1:27017,host2:27017,host3:27017/?replicaSet=rs0
四、方案二 分片集群部署（规模化与高吞吐）
- 组件与端口规划（示例）：
- Config Server 副本集：3 节点，端口 20001
- Shard1/2/3 副本集：每分片 3 节点，端口 20002/20003/20004
- mongos 路由器：2 节点，端口 27017
- 部署步骤：
- 部署并初始化 Config Server 副本集（mongod 配置中启用 configsvr: true，并以副本集方式启动与初始化）。
- 部署各 Shard 副本集（mongod 配置中设置 sharding.clusterRole: shardsvr，分别初始化各分片副本集）。
- 启动 mongos（–configdb 指向 Config Server 副本集连接串）。
- 连接 mongos 添加分片：sh.addShard(“shard1/host1:20002,host2:20002,host3:20002”)（对 shard2/shard3 同理）。
- 启用数据库与集合分片：
- sh.enableSharding(“mydb”)
- sh.shardCollection(“mydb.users”, { “user_id”: 1 })（请结合查询模式谨慎选择分片键）
- 验证：sh.status()、rs.status() 查看集群与副本集健康状态。
五、安全与运维要点
- 认证与密钥：
- 生成 keyFile 并分发到所有 mongod/mongos，配置 security.keyFile 与 authorization: enabled；应用通过 mongos 访问集群。
- 网络与防火墙：
- 仅开放必要端口，限制来源网段；跨机房部署时优先内网互联。
- 监控与备份：
- 使用 mongostat/mongotop、日志与监控平台观察连接、QPS、复制延迟；定期物理/逻辑备份（如 mongodump、文件系统快照）。
- 连接与读写：
- 应用统一连接 mongos；副本集读偏好可按需设置（如 secondaryPreferred），关键业务默认走 primary。
- 常见排错：
- 节点无法加入副本集：核对 replSetName、网络连通性、防火墙、keyFile 一致性；
- 分片不均衡：检查 分片键 基数与分布，必要时使用 moveChunk/balancer 调整。
