相关概念
搭建集群之前需要了解几个概念：路由，分片、副本集、配置服务器等。
- 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。
- 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（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。
- 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！
- 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。
服务器规划
| 服务器（192.168.0.111） | 服务器（192.168.0.112） | 服务器（192.168.0.217） | 端口 |
|---|---|---|---|
| mongos | mongos | mongos | 20000 |
| config server | config server | config server | 21000 |
| shard server1 主节点 | shard server1 仲裁 | shard server1 副节点 | 27001 |
| shard server2 副节点 | shard server2 主节点 | shard server2 仲裁 | 27002 |
| shard server3 仲裁 | shard server3 副节点 | shard server3 主节点 | 27003 |
集群搭建
1、安装mongodb
#下载
wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-3.4.6.tgz
#解压
tar -xzvf mongodb-linux-x86_64-3.4.6.tgz -C /usr/local/
#进去解压位置
cd /usr/local/
#改名
mv mongodb-linux-x86_64-3.4.6 mongodb
#分别在机器上建立conf、mongos、config、shard1、shard2、shard3六个目录，（每台服务器根据部署情况创建相关目录）
mkdir -p /usr/local/mongodb/conf
mkdir -p /usr/local/mongodb/mongos/log #因为mongos不存储数据，只需要建立日志文件目录即可
mkdir -p /usr/local/mongodb/config/{data,log}
mkdir -p /usr/local/mongodb/shard{1,2,3}/{data,log}
#配置环境变量
vim /etc/profile
#内容
export PATH=$PATH:/usr/local/mongodb/bin
#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。
vi /usr/local/mongodb/conf/config.conf
## 配置文件内容
pidfilepath = /usr/local/mongodb/config/log/configsrv.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/config/data
logpath = /usr/local/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
#副本集名称
replSet=configs
#设置最大连接数
maxConns=20000
启动三台服务器的config server
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/config.conf
登录任意一台配置服务器，初始化配置副本集
#连接
mongo --port 21000
#config变量
config = {
... _id : "configs",
... members : [
... {_id : 0, host : "192.168.0.111:21000" },
... {_id : 1, host : "192.168.0.112:21000" },
... {_id : 2, host : "192.168.0.217:21000" }
... ]
... }
#初始化副本集
rs.initiate(config)
其中，"_id" : "configs"应与配置文件中配置的 replSet（副本集名称） 一致，"members" 中的 "host" 为三个节点的 ip 和 port
3、配置分片副本集(三台机器)
3.1、设置第一个分片副本集
#编写配置文件
vi /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf
#配置文件内容
#——————————————–
pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard1/log/shard1.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/shard1/data
logpath = /usr/local/mongodb/shard1/log/shard1.log
logappend = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27001
fork = true
#打开web监控
httpinterface=true
rest=true
#副本集名称
replSet=shard1
#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true
#设置最大连接数
maxConns=20000
启动三台服务器的shard1 server
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard1.conf
登陆任意一台服务器，初始化副本集
#登录
mongo --port 27001
#使用admin数据库
use admin
#定义副本集配置，第三个节点的 "arbiterOnly":true 代表其为仲裁节点。
config = {
... _id : "shard1",
... members : [
... {_id : 0, host : "192.168.0.111:27001" },
... {_id : 1, host : "192.168.0.112:27001" , arbiterOnly: true },
... {_id : 2, host : "192.168.0.217:27001" }
... ]
... }
#初始化副本集配置
rs.initiate(config);
3.2、设置第二个分片副本集
#编写配置文件
vi /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf
#配置文件内容
#——————————————–
pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard2/log/shard2.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/shard2/data
logpath = /usr/local/mongodb/shard2/log/shard2.log
logappend = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27002
fork = true
#打开web监控
httpinterface=true
rest=true
#副本集名称
replSet=shard2
#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true
#设置最大连接数
maxConns=20000
启动三台服务器的shard2 server
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard2.conf
登陆任意一台服务器，初始化副本集
#登录
mongo --port 27002
#使用admin数据库
use admin
#定义副本集配置
config = {
... _id : "shard2",
... members : [
... {_id : 0, host : "192.168.0.111:27002" },
... {_id : 1, host : "192.168.0.112:27002" },
... {_id : 2, host : "192.168.0.217:27002" , arbiterOnly: true }
... ]
... }
#初始化副本集配置
rs.initiate(config);
3.3、设置第三个分片副本集
#编写配置文件
vi /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf
#配置文件内容
#——————————————–
pidfilepath = /usr/local/mongodb/shard3/log/shard3.pid
dbpath = /usr/local/mongodb/shard3/data
logpath = /usr/local/mongodb/shard3/log/shard3.log
logappend = true
bind_ip = 0.0.0.0
port = 27003
fork = true
#打开web监控
httpinterface=true
rest=true
#副本集名称
replSet=shard3
#declare this is a shard db of a cluster;
shardsvr = true
#设置最大连接数
maxConns=20000
启动三台服务器的shard3 server
mongod -f /usr/local/mongodb/conf/shard3.conf
登陆任意一台服务器，初始化副本集
#登录
mongo --port 27003
#使用admin数据库
use admin
#定义副本集配置
config = {
... _id : "shard3",
... members : [
... {_id : 0, host : "192.168.0.111:27003" , arbiterOnly: true },
... {_id : 1, host : "192.168.0.112:27003" },
... {_id : 2, host : "192.168.0.217:27003" }
... ]
... }
#初始化副本集配置
rs.initiate(config);
如初始化副本集出现如下报错：
解决方案：仲裁不能再同一台服务器上换下就可以。
> config = { _id : "shard3", members : [{_id : 0, host : "192.168.0.111:27003" , arbiterOnly: true },{_id : 1, host : "192.168.0.112:27003" },{_id : 2, host : "192.168.0.217:27003" }]}
{
"_id" : "shard3",
"members" : [
{
"_id" : 0,
"host" : "192.168.0.111:27003",
"arbiterOnly" : true
},
{
"_id" : 1,
"host" : "192.168.0.112:27003"
},
{
"_id" : 2,
"host" : "192.168.0.217:27003"
}
]
}
> rs.initiate(config);
{
"ok" : 0,
"errmsg" : "This node, 192.168.0.111:27003, with _id 0 is not electable under the new configuration version 1 for replica set shard3",
"code" : 93,
"codeName" : "InvalidReplicaSetConfig"
}
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 /usr/local/mongodb/conf/mongos.conf
#内容
pidfilepath = /usr/local/mongodb/mongos/log/mongos.pid
logpath = /usr/local/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/192.168.0.111:21000,192.168.0.112:21000,192.168.0.217:21000
#设置最大连接数
maxConns=20000
启动三台服务器的mongos server
mongos -f /usr/local/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
use admin
#串联路由服务器与分配副本集
sh.addShard("shard1/192.168.0.111:27001,192.168.0.112:27001,192.168.0.217:27001")
sh.addShard("shard2/192.168.0.111:27002,192.168.0.112:27002,192.168.0.217:27002")
sh.addShard("shard3/192.168.0.111:27003,192.168.0.112:27003,192.168.0.217:27003")
#查看集群状态
sh.status()
6、分片测试
目前配置服务、路由服务、分片服务、副本集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库分片生效
db.runCommand( { enablesharding :"testdb"});
#指定数据库里需要分片的集合（testdb.table1）和片键（以索引作为分片的键值进行分片）
db.runCommand( { shardcollection : "testdb.table1",key : {id: 1} } )
#登录
mongo --port 20000
#使用testdb
use testdb;
#插入测试数据
for (var i = 1; i <= 100000; i++) db.table1.save({id:i,"test1":"testval1"});
#查看分片情况如下，部分无关信息省掉了
db.table1.stats();
"shard1" : {
"ns" : "testdb.table1",
"size" : 54,
"count" : 1,
"avgObjSize" : 54,
"storageSize" : 16384,
"capped" : false,
"wiredTiger" : {
"metadata" : {
"formatVersion" : 1
}
"shard2" : {
"ns" : "testdb.table1",
"size" : 972,
"count" : 18,
"avgObjSize" : 54,
"storageSize" : 16384,
"capped" : false,
"wiredTiger" : {
"metadata" : {
"formatVersion" : 1
}
"shard3" : {
"ns" : "testdb.table1",
"size" : 5398974,
"count" : 99981,
"avgObjSize" : 54,
"storageSize" : 1716224,
"capped" : false,
"wiredTiger" : {
"metadata" : {
"formatVersion" : 1
}
可以看到数据分到3个分片，各自分片数量为： shard1 “count” : 1，shard2 “count” : 18，shard3 “count” : 99981。已经成功了！
#查看集群的状态
mongos> sh.status()
--- Sharding Status ---
sharding version: {
"_id" : 1,
"minCompatibleVersion" : 5,
"currentVersion" : 6,
"clusterId" : ObjectId("5dd20dcb4e1701b7accb3d02")
}
shards:
{ "_id" : "shard1", "host" : "shard1/192.168.0.111:27001,192.168.0.217:27001", "state" : 1 }
{ "_id" : "shard2", "host" : "shard2/192.168.0.111:27002,192.168.0.112:27002", "state" : 1 }
{ "_id" : "shard3", "host" : "shard3/192.168.0.111:27003,192.168.0.217:27003", "state" : 1 }
active mongoses:
"3.4.6" : 2
"3.4.0" : 1
autosplit:
Currently enabled: yes
balancer:
Currently enabled: yes
Currently running: no
Balancer lock taken at Mon Nov 18 2019 11:19:40 GMT+0800 (CST) by ConfigServer:Balancer
Failed balancer rounds in last 5 attempts: 0
Migration Results for the last 24 hours:
2 : Success
databases:
{ "_id" : "testdb", "primary" : "shard3", "partitioned" : true }
testdb.table1
shard key: { "id" : 1 }
unique: false
balancing: true
chunks:
shard1 1
shard2 1
shard3 1
{ "id" : { "$minKey" : 1 } } -->> { "id" : 2 } on : shard1 Timestamp(2, 0)
{ "id" : 2 } -->> { "id" : 20 } on : shard2 Timestamp(3, 0)
{ "id" : 20 } -->> { "id" : { "$maxKey" : 1 } } on : shard3 Timestamp(3, 1)
7、添加分片成员
#创建好分片副本节点后，随机登录一台mongos
mongo --port 20000
#添加分片
sh.addShard("shard1/192.168.3.23:10001,192.168.3.24:10002")
参考：https://www.cnblogs.com/ityouknow/p/7344005.html