MongoDB 单机和集群环境部署教程

一、MongoDB 单机环境部署

1. 环境准备

• 操作系统：Linux（推荐 Ubuntu 20.04 或 CentOS 7），也可在 Windows 上安装 MongoDB。
• MongoDB 版本：MongoDB 5.0（推荐使用最新稳定版本）。
• 硬件要求：至少 2 GB 内存和 20 GB 的硬盘空间。

2. 安装 MongoDB

2.1 在 Ubuntu 上安装 MongoDB

1. 导入 MongoDB 公共 GPG 密钥：

   wget -qO - https://www.mongodb.org/static/pgp/server-5.0.asc | sudo apt-key add -
   

2. 创建 MongoDB 源列表文件：

   echo "deb [ arch=amd64,arm64 ] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu focal/mongodb-org/5.0 multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-5.0.list
   

3. 更新本地包数据库并安装 MongoDB：

   sudo apt update
   sudo apt install -y mongodb-org
   

2.2 在 CentOS 上安装 MongoDB

1. 创建 MongoDB 的 YUM 源文件：

   echo "[mongodb-org-5.0]
   name=MongoDB Repository
   baseurl=https://repo.mongodb.org/yum/redhat/\$releasever/mongodb-org/5.0/x86_64/
   gpgcheck=1
   enabled=1
   gpgkey=https://www.mongodb.org/static/pgp/server-5.0.asc" | sudo tee /etc/yum.repos.d/mongodb-org-5.0.repo
   

2. 安装 MongoDB：

   sudo yum install -y mongodb-org
   

2.3 启动 MongoDB 服务

sudo systemctl start mongod
sudo systemctl enable mongod

2.4 验证 MongoDB 安装

检查 MongoDB 服务状态：

sudo systemctl status mongod

2.5 MongoDB 基本安全设置

1. 设置管理员用户：

   登录 MongoDB shell：

   mongo
   

   切换到 admin 数据库，并创建管理员用户：

   use admin
   db.createUser(
     {
       user: "admin",
       pwd: "adminpassword",
       roles: [ { role: "root", db: "admin" } ]
     }
   )
   

2. 启用认证：

   编辑 MongoDB 配置文件 /etc/mongod.conf，启用认证：

   security:
     authorization: "enabled"
   

   重启 MongoDB 服务：

   sudo systemctl restart mongod
   

3. 单机部署注意事项

• 安全性：启用用户认证，并限制外部访问 IP。
• 备份：定期备份数据库，防止数据丢失。
• 性能优化：根据使用场景调整内存和缓存设置，如 wiredTigerCacheSizeGB。
• 日志管理：配置日志以便于监控和调试。

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二、MongoDB 集群环境部署

1. 环境准备

• 多台服务器：至少 3 台，用于配置 MongoDB Replica Set。
• 操作系统：Linux（推荐 Ubuntu 20.04 或 CentOS 7）。
• MongoDB 版本：MongoDB 5.0。

2. MongoDB Replica Set 部署

2.1 配置每个节点的 MongoDB 实例

按照单机环境的安装步骤，在每个节点上安装 MongoDB。

2.2 配置 Replica Set

1. 编辑 MongoDB 配置文件：

   在每台服务器上编辑 /etc/mongod.conf，配置 Replica Set：

   replication:
     replSetName: "rs0"
   

2. 启动 MongoDB 服务：

   sudo systemctl restart mongod
   

3. 初始化 Replica Set：

   在主节点上启动 MongoDB shell：

   mongo
   

   初始化 Replica Set：

   rs.initiate({
     _id: "rs0",
     members: [
       { _id: 0, host: "192.168.1.1:27017" },
       { _id: 1, host: "192.168.1.2:27017" },
       { _id: 2, host: "192.168.1.3:27017" }
     ]
   })
   

4. 检查 Replica Set 状态：

   rs.status()
   

3. 集群部署注意事项

• 网络配置：确保所有节点之间的网络连接稳定，且防火墙允许相应端口通信。
• 节点配置一致性：确保每个节点的配置文件一致，特别是 replSetName 和 bindIp。
• 安全性：启用用户认证，并使用 SSL 进行加密通信。
• 故障恢复：配置仲裁节点（arbiter）以防止脑裂现象，并定期监控节点状态。

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三、MongoDB 使用案例

1. Java 示例：使用 MongoDB Java Driver

1.1 添加 Maven 依赖

在 pom.xml 中添加 MongoDB Java Driver 依赖：

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.mongodbgroupId>
        <artifactId>mongodb-driver-syncartifactId>
        <version>4.4.0version>
    dependency>
dependencies>

1.2 编写 Java 代码

import com.mongodb.client.MongoClients;
import com.mongodb.client.MongoClient;
import com.mongodb.client.MongoDatabase;
import com.mongodb.client.MongoCollection;
import org.bson.Document;

public class MongoDBExample {
    public static void main(String[] args) {
        MongoClient mongoClient = MongoClients.create("mongodb://admin:adminpassword@localhost:27017");
        MongoDatabase database = mongoClient.getDatabase("testdb");
        MongoCollection<Document> collection = database.getCollection("testcollection");

        Document doc = new Document("name", "John Doe")
                .append("email", "[email protected]")
                .append("age", 29);
        collection.insertOne(doc);

        Document myDoc = collection.find().first();
        System.out.println(myDoc.toJson());

        mongoClient.close();
    }
}

2. Python 示例：使用 pymongo 连接 MongoDB

2.1 安装 pymongo

pip install pymongo

2.2 编写 Python 代码

from pymongo import MongoClient

def query_database():
    client = MongoClient("mongodb://admin:adminpassword@localhost:27017/")
    db = client["testdb"]
    collection = db["testcollection"]

    doc = {"name": "John Doe", "email": "[email protected]", "age": 29}
    collection.insert_one(doc)

    result = collection.find_one()
    print(result)

    client.close()

if __name__ == "__main__":
    query_database()

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总结

通过以上步骤，我们完成了 MongoDB 的单机和集群环境部署，并实现了 Java 和 Python 的简单连接示例。MongoDB 作为一款 NoSQL 数据库，具备高可扩展性和灵活的数据模型，适用于多种应用场景。

部署过程中的注意事项

• 安全性：启用用户认证、IP 限制和 SSL 加密，确保数据安全。
• 性能优化：根据需求调整缓存、索引等配置，提高性能。
• 备份和恢复：定期备份数据库，并测试恢复过程，防止数据丢失。
• 监控和日志管理：配置监控工具和日志系统，及时发现和解决问题，保障 MongoDB 的稳定运行。