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MongoDB4.0構(gòu)建分布式分片群集

MongoDB分片簡述

  • 高數(shù)據(jù)量和吞吐量的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用會對單機的性能造成較大壓力，大的查詢量會將單機的 CPU 耗盡，大的數(shù)據(jù)量對單機的存儲壓力較大，最終會耗盡系統(tǒng)的內(nèi)存而將壓力轉(zhuǎn)移到磁盤 IO 上。
  • MongoDB 分片是使用多個服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)的方法，以支持巨大的數(shù)據(jù)存儲和對數(shù)據(jù)進行操作。分片技術(shù)可以滿足 MongoDB 數(shù)據(jù)量大量增長的需求，當(dāng)一臺 MongoDB 服務(wù)器不足以存儲海量數(shù)據(jù)或不足以提供可接受的讀寫吞吐量時，我們就可以通過在多臺服務(wù)器上分割數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能存儲和處理更多的數(shù)據(jù)。

MongoDB分片優(yōu)勢

  • 分片為應(yīng)對高吞吐量與大數(shù)據(jù)量提供了方法：
  1. 使用分片減少了每個分片需要處理的請求數(shù)，因此，通過水平擴展，群集可以提高自己的存儲容量。比如，當(dāng)插入一條數(shù)據(jù)時，應(yīng)用只需要訪問存儲這條數(shù)據(jù)的分片。
  2. 使用分片減少了每個分片村存儲的數(shù)據(jù)。

分片的優(yōu)勢在于提供類似線性增長的架構(gòu)，提高數(shù)據(jù)可用性，提高大型數(shù)據(jù)庫查詢服務(wù)器的性能。當(dāng)MongoDB單點數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲成為瓶頸、單點數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的性能成為瓶頸或需要部署大型應(yīng)用以充分利用內(nèi)存時，可以使用分片技術(shù)。

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MongoDB分片群集的組成

MongoDB分片群集主要有如下三個組件：

  • Shard：分片服務(wù)器，用于存儲實際的數(shù)據(jù)塊，實際生產(chǎn)環(huán)境中一個shard server 角色可以由幾臺服務(wù)器組成一個Peplica Set 承擔(dān)，防止主機單點故障。
  • Config Server：配置服務(wù)器，存儲了整個分片群集的配置信息，其中包括chunk信息。
  • Routers：前端路由，客戶端由此接入，且讓整個群集看上去像單一數(shù)據(jù)庫，前端應(yīng)用可以透明使用。

系統(tǒng)環(huán)境

  • 系統(tǒng)：CentOS 7.4 x86_64
  • 軟件版本：4.0
  • 關(guān)閉防火墻及selinux
IP地址路由服務(wù)器(Routers)配置服務(wù)器(Config Server)Shard1Shard2Shard3
192.168.125.119 27017 27018 27001 27002 27003
192.168.125.120 27017 27018 27001 27002 27003
192.168.125.121 27017 27018 27001 27002 27003

部署分片群集

三臺物理服務(wù)器安裝及配置

  1. 下載解壓MongoDB 
    wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-4.0.0.tgz
tar zxvf mongodb-linux-x86_64-4.0.0.tgz -C /opt
mv /opt/mongodb-linux-x86_64-4.0.0/ /usr/local/mongodb
  2. 創(chuàng)建路由、配置、分片服務(wù)器的數(shù)據(jù)存放目錄及日志管理
    路由服務(wù)器不存儲數(shù)據(jù)，因此不需要創(chuàng)建數(shù)據(jù)存儲目錄，日志文件創(chuàng)建完成還需給予權(quán)限。 
    mkdir -p /data/mongodb/config
mkdir -p /data/mongodb/shard{1,2,3}
mkdir -p /data/mongodb/logs
touch /data/mongodb/logs/shard{1,2,3}.log
touch /data/mongodb/logs/mongos.log
touch /data/mongodb/logs/config.log
chmod 777 /data/mongodb/logs/*.log
  3. 創(chuàng)建管理用戶，修改目錄權(quán)限 
    useradd -M -s /sbin/nologin mongo
chown -R mongo:mongo /usr/local/mongodb
chown -R mongo:mongo /data/mongodb
  4. 添加環(huán)境變量，便于使用 
    echo 'export MONGODB_HOME=/usr/local/mongodb' >> /etc/profile
echo 'export PATH=$PATH:$MONGODB_HOME/bin' >> /etc/profile
source /etc/profile
  5. 系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化 
    ulimit -n 25000    //可以打開的最大文件數(shù)量
ulimit -u 25000    //用戶最大可用的進程數(shù)
sysctl -w vm.zone_reclaim_mode=0  //內(nèi)存不足時，從其他節(jié)點分配內(nèi)存
# 從CentOS7開始，MongoDB會建議關(guān)閉系統(tǒng)的THP特性，否則可能會導(dǎo)致性能下降
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/defrag  //*注意*這些優(yōu)化都是臨時的，重啟失效

部署配置服務(wù)器（三臺物理服務(wù)器配置步驟相同）

  1. 寫入配置文件，我們可以用scp命令把配置文件發(fā)到其他兩臺物理服務(wù)器 
    # vim config.conf
dbpath=/data/mongodb/config  //數(shù)據(jù)文件存放位置
logpath=/data/logs/config.log    //日志文件
port=27018    //端口號
logappend=true
fork=true
maxConns=5000  
storageEngine=mmapv1
replSet=configs  //復(fù)制集名稱
configsvr=true    //設(shè)置參數(shù)為true
# mongod -f config.conf  //啟動config實例
scp /usr/local/mongodb/bin/config.conf root@192.168.125.120:/usr/local/mongodb/bin
scp /usr/local/mongodb/bin/config.conf root@192.168.125.121:/usr/local/mongodb/bin
  2. 配置復(fù)制集（任意一臺物理機上操作即可） 
    mongo --port 27018
config={_id:"configs",members:[{_id:0,host:"192.168.125.119:27018"},{_id:1,host:"192.168.125.120:27018"},{_id:2,host:"192.168.125.121:27018"}]}    //創(chuàng)建復(fù)制集
rs.initiate(config)                //初始化復(fù)制集

部署分片服務(wù)器

  • 編輯shard{1,2,3}.conf配置文件，端口分別為27001,27002,27003，設(shè)置shardsvr=true，啟動分片服務(wù)器 
    # vim shard1.conf
dbpath=/data/mongodb/shard1
logpath=/data/logs/shard1.log
port=27001
logappend=true
fork=true
maxConns=5000  
storageEngine=mmapv1
shardsvr=true
# mongod -f shard1.conf
# 與另外兩臺配置實例配置文件相同，僅端口、數(shù)據(jù)文件存放及日志文件要改，只需配置完成后啟動即可
  • 將shard1配置為復(fù)制集(這里需要注意的是，預(yù)先被設(shè)為仲裁節(jié)點的服務(wù)器上創(chuàng)建復(fù)制集會報錯。) 
    mongo --port 27001
use admin
config={_id:"shard1",members:[{_id:0,host:"192.168.125.119:27001"},{_id:1,host:"192.168.125.120:27001"},{_id:2,host:"192.168.125.121:27001"}]}    //創(chuàng)建復(fù)制集
rs.initiate(config)                //初始化復(fù)制集
  • 其余兩臺分片服務(wù)器shard2、shard3設(shè)置相同，注意端口及仲裁節(jié)點的問題即可

    部署路由服務(wù)器

  • 創(chuàng)建配置文件，將配置文件發(fā)送到其他物理服務(wù)器。注意，路由服務(wù)器不需要存儲數(shù)據(jù)目錄 
    # vim mongos.conf
logpath=/data/mongodb/logs/mongos.log
logappend = true
port = 27017
fork = true
configdb = configs/192.168.125.119:27018,192.168.125.120:27018,192.168.125.121:27018
maxConns=20000
  • 啟動mongos實例 
    mongs -f /usr/local/mongodb/bin/mongos.conf
# 注意，這邊啟動mongos實例用的是mongos命令

啟動分片功能

mongo  //默認進入27017端口
mongos> use admin
mongos> sh.addShard("shard1/192.168.125.119:27001,192.168.125.120:27001,172.16.10.29:27001")
mongos> sh.addShard("shard2/192.168.125.119:27002,192.168.125.120:27002,172.16.10.29:27002")
mongos> sh.status()           //查看群集狀態(tài)
# 此處為添加兩臺分片服務(wù)器，后續(xù)添加的也會均勻分配分片數(shù)據(jù)

實現(xiàn)分片功能

  • 設(shè)置分片chunk大小 
    mongos> use config
mongos> db.settings.save({"_id":"chunksize","value":1})
# 設(shè)置塊大小為1M是方便實驗，不然需要插入海量數(shù)據(jù)
  • 模擬寫入數(shù)據(jù) 
    mongos> use school
mongos> show collections
mongos> for(i=1;i<=50000;i++){db.user.insert({"id":i,"name":"jack"+i})}
# 在school庫的user表中循環(huán)寫入五萬條數(shù)據(jù)
  • 啟動數(shù)據(jù)庫分片 
    mongos>sh.enableSharding("school")
# 我們可以自定義需要分片的庫或表
  • 為school庫中的user集合創(chuàng)建索引，然后對表進行分片 
    mongos> db.user.createIndex({"id":1})
# 以"id"作為索引
mongos> sh.shardCollection("school.user",{"id":1})
# 根據(jù)"id"對user表進行分片
mongos> sh.status()
# 查看分片情況
mongos> sh.help()
# 查看分片相關(guān)的命令

標題名稱：MongoDB4.0構(gòu)建分布式分片群集
標題鏈接：http://chinadenli.net/article8/ppcsip.html

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