MongoDB在Ubuntu上的集群配置方法

一、准备工作

1. 系统要求：确保所有节点运行Ubuntu 18.04及以上版本，且MongoDB版本一致（建议4.0及以上）。
2. 网络配置：所有节点之间需能互相通信，开放MongoDB默认端口（27017）及配置服务器（27019）、mongos（27017）端口。
3. 节点信息：收集所有节点的IP地址或DNS主机名（生产环境推荐使用DNS主机名，避免IP变更导致配置失效）。

二、安装MongoDB

在所有节点上执行以下命令安装MongoDB官方版本：

sudo apt update
sudo apt install -y mongodb-org

安装完成后，MongoDB服务会自动启动，可通过systemctl status mongod验证状态。

三、配置副本集（高可用基础）

副本集是MongoDB实现高可用的核心组件，至少需要3个节点（1主2从）。

1. 修改配置文件

编辑每个节点的/etc/mongod.conf，添加/修改以下配置：

storage:
  dbPath: /var/lib/mongodb  # 数据存储路径
  journal:
    enabled: true           # 启用日志（确保数据持久化）

systemLog:
  destination: file
  logAppend: true
  path: /var/log/mongodb/mongod.log  # 日志路径

net:
  port: 27017               # 默认端口
  bindIp: 0.0.0.0           # 绑定所有IP（生产环境建议限制为节点IP）

replication:
  replSetName: rs0          # 副本集名称（所有节点需一致）

2. 重启MongoDB服务

sudo systemctl restart mongod
sudo systemctl enable mongod  # 设置开机自启

3. 初始化副本集

连接到任意一个节点（如节点1）的MongoDB shell：

mongo --host <node1_ip> --port 27017

在shell中执行初始化命令（替换为实际节点IP/主机名）：

rs.initiate({
  _id: "rs0",
  members: [
    { _id: 0, host: "<node1_ip>:27017" },
    { _id: 1, host: "<node2_ip>:27017" },
    { _id: 2, host: "<node3_ip>:27017" }
  ]
})

4. 验证副本集状态

rs.status()

正常情况下，会显示所有节点状态为SECONDARY（从节点）或PRIMARY（主节点）。

四、配置分片集群（大规模数据扩展）

分片集群用于水平扩展数据存储，由配置服务器（存储元数据）、分片服务器（存储实际数据）、mongos（路由请求）三部分组成。

1. 配置配置服务器（3节点）

配置服务器存储集群元数据，必须为副本集。

（1）启动配置服务器

在每个配置服务器节点上执行：

mongod --configsvr --replSet configReplSet --dbpath /data/configdb --port 27019

（2）初始化配置服务器副本集

连接到任意配置服务器节点：

mongo --port 27019

执行初始化命令：

rs.initiate({
  _id: "configReplSet",
  configsvr: true,
  members: [
    { _id: 0, host: "cfg1.example.com:27019" },
    { _id: 1, host: "cfg2.example.com:27019" },
    { _id: 2, host: "cfg3.example.com:27019" }
  ]
})

2. 配置分片服务器（至少1个分片，每个分片为副本集）

（1）启动分片服务器

在每个分片节点上执行（以分片1为例）：

mongod --shardsvr --replSet shard1 --dbpath /data/shard1 --port 27018

（2）初始化分片副本集

连接到分片1的节点：

mongo --port 27018

执行初始化命令：

rs.initiate({
  _id: "shard1",
  members: [
    { _id: 0, host: "shard1a.example.com:27018" },
    { _id: 1, host: "shard1b.example.com:27018" },
    { _id: 2, host: "shard1c.example.com:27018" }
  ]
})

重复以上步骤，配置其他分片（如shard2、shard3）。

3. 配置mongos（路由服务器）

mongos是应用程序与分片集群的接口，需指向配置服务器副本集。

（1）启动mongos

在mongos节点上执行：

mongos --configdb configReplSet/cfg1.example.com:27019,cfg2.example.com:27019,cfg3.example.com:27019 --port 27017

4. 添加分片到集群

连接到mongos节点：

mongo --port 27017

添加分片（以shard1为例）：

sh.addShard("shard1/shard1a.example.com:27018,shard1b.example.com:27018,shard1c.example.com:27018")

重复以上命令，添加所有分片。

5. 启用分片

（1）启用数据库分片

sh.enableSharding("mydatabase")  // 替换为实际数据库名

（2）对集合分片

sh.shardCollection("mydatabase.mycollection", { "shardKey": 1 })  // 替换为实际集合名和分片键

注意：分片键选择至关重要，直接影响分片效率（如使用_id、user_id等高频查询字段）。

五、验证集群状态

1. 查看副本集状态：连接到任意节点，执行rs.status()。
2. 查看分片集群状态：连接到mongos，执行sh.status()，确认所有分片、配置服务器已加入集群。

六、注意事项

1. 安全性：生产环境需启用身份验证（如SCRAM或x.509证书），并配置防火墙限制访问。
2. 备份：定期备份数据（可使用mongodump或MongoDB Ops Manager）。
3. 监控：使用MongoDB Atlas、Prometheus+Grafana等工具监控集群性能。
4. 分片键优化：避免选择单调递增的字段（如时间戳）作为分片键，防止数据分布不均。