[转]mongodb分布式集群架构

此文凝聚笔者不少心血请尊重笔者劳动，转载请注明出处。

http://freeze.blog.51cto.com/

 

一、关于mongodb

 

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库。由C++语言编写。旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。 MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。他支持的数据结构非常松散，是类似 json的bjson格式，因此可以存储比较复杂的数据类型。Mongo最大的特点是他支持的查询语言非常强大，其语法有点类似于面向对象的查询语言，几 乎可以实现类似关系数据库单表查询的绝大部分功能，而且还支持对数据建立索引。

 

二、mongodb分布式应用原理

 

MongoDB集群包括一定数量的mongod（分片存储数据）、mongos（路由处理）、config server（配置节点）、clients（客户端）、arbiter（仲裁节点：为了选举某个分片存储数据节点那台为主节点）。

 

 

 1、shards：一个shard为一组mongod，通常一组为两台，主从或互为主从，这一组mongod中的数据时相同的，具体可见《mongodb分布式之数据复制》。数据分割按有序分割方式，每个分片上的数据为某一范围的数据块，故可支持指定分片的范围查询，这同google的BigTable 类似。数据块有指定的最大容量，一旦某个数据块的容量增长到最大容量时，这个数据块会切分成为两块；当分片的数据过多时，数据块将被迁移到系统的其他分片中。另外，新的分片加入时，数据块也会迁移。
 2、mongos：可以有多个，相当于一个控制中心，负责路由和协调操作，使得集群像一个整体的系统。mongos可以运行在任何一台服务器上，有些选择放在shards服务器上，也有放在client 服务器上的。mongos启动时需要从config servers上获取基本信息，然后接受client端的请求，路由到shards服务器上，然后整理返回的结果发回给client服务器。
 3、config server：存储集群的信息，包括分片和块数据信息。主要存储块数据信息，每个config server上都有一份所有块数据信息的拷贝，以保证每台config server上的数据的一致性。
 4、shard key：为了分割数据集，需要制定分片key的格式，类似于用于索引的key格式，通常由一个或多个字段组成以分发数据，比如：
 { name : 1 }
 { _id : 1 }
 { lastname : 1, firstname : 1 }
 { tag : 1, timestamp : -1 }
 mongoDB的分片为有序存储(1为升序，-1为降序)，shard key相邻的数据通常会存在同一台服务
 （数据块）上。

三、mongodb分布式部署方式

服务器部署可以有多种方式。首先，每台config server、mongos、mongod都可以是单独的服务器，但这样会导致某些服务器的浪费，比如config server。下图为物理机共享的集群部署，不需要额外加机器。

 

 

当 然也有其他的方案，比如把mongos部署在所有的mongod（server1-6）上，又或者在每个运用服务器（server7）上部署 mongos。这样部署有个好处在于，appserver和mongos之间的通信建立在localhost interface上，减少了通信成本。当然，此乃官方说法，但本人有想法，尽管减少了appserver和mongos之间的通信成本，但mongos 与mongod之间的通信成本却增加了，而且把mongos部署在appserver上并不是很利于sa管理，mongoDB应该是一个相对独立的系统， 与应用的耦合度应该尽量降到最低，万一应用想要换数据库，也能多少减少些工作量。

 

四、mongodb分布式的安装

1、下载

 wget http://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-2.0.4.tgz

2、安装

 tar zxvf mongodb-linux-2.0.4.tgz
 cp -fr mongodb-linux-*2.0.4/* /data/mongodb/
 mkdir -p /data/mongodb/data/                                     #创建数据存储目录
 mkdir -p /data/mongodb/log/                                      #创建日志存储目录
 mkdir -p /data/mongodb/config/                                   #创建配置存储目录
 mkdir -p /data/mongodb/arbiter/                                  #创建仲裁节点存储目录

3、单机模式以及个参数说明

 mongod --fork --bind_ip 127.0.0.1 --port 11811 --dbpath /data0/mongodb/data --directoryperdb --logpath /data0/mongodb/log/db1.log --logappend  --nohttpinterface
 netstat -ntlp|grep mongod

 

 简单的参数说明：
 –logpath 日志文件路径
 –master 指定为主机器
 –slave 指定为从机器
 –source 指定主机器的IP地址
 –pologSize 指定日志文件大小不超过64M.因为resync是非常操作量大且耗时，最好通过设置一个足够大的oplogSize来避免resync(默认的 oplog大小是空闲磁盘大小的5%)。
 –logappend 日志文件末尾添加
 –port 启用端口号
 –fork 在后台运行
 –only 指定只复制哪一个数据库
 –slavedelay 指从复制检测的时间间隔
 –auth 是否需要验证权限登录(用户名和密码)
 –noauth 不需要验证权限登录(用户名和密码)

五、集群模式mongos,mongod,configsvr

 1.Shard分片--
 第一组分片
 192.168.200.226:
 /data/mongodb/bin/mongod --replSet rep1 --fork --port 11813 --maxConns 65535 --dbpath /data/mongodb/data --directoryperdb --logpath /data/mongodb/log/db.log --logappend --nohttpinterface
 #启动rep1分片的一个数据节点
 /data/mongodb/bin/mongos --configdb 192.168.201.226:11812 --port 11811 --fork --chunkSize 256 --logpath /data/mongodb/log/ms.log   #启动路由节点，读取201.226上的配置节点的配置文件，（在配置节点启动后启动）
 /data/mongodb/bin/mongod --replSet rep1 --fork --port 11814 --dbpath /data/mongodb/arbiter --directoryperdb --logpath /data/mongodb/log/arbiter.log --logappend --nohttpinterface
 #启动分片的仲裁节点
 192.168.201.226:
 /data/mongodb/bin/mongod --replSet rep1 --fork --port 11813 --maxConns 65535 --dbpath /data/mongodb/data --directoryperdb --logpath /data/mongodb/log/db.log --logappend --nohttpinterface
 #启动rep1分片的第二个数据节点
 /data/mongodb/bin/mongos --configdb 192.168.201.226:11812 --port 11811 --fork --chunkSize 256 --logpath /data/mongodb/log/ms.log
  #启动第二个路由节点 （在配置节点启动后启动）
 2.ConfigServer---
    #启动config server
    192.168.201.226:
        /data/mongodb/bin/mongod --configsvr --dbpath /data/mongodb/config --port 11812 --fork --logpath /data/mongodb/log/mc.log
 #启动配置节点，注意配置节点应该优先启动，不然路由节点读取不到配置节点信息则会启动失败。
 3.Mongos路由---
    #启动mongos，指定config server, chunkSize 256M
    192.168.201.226:
        /data/mongodb/bin/mongos --configdb 192.168.201.226:11812 --port 11811 --fork --chunkSize 256 --logpath /data/mongodb/log/ms.log
 #启动路由节点

由于机器有限，只配置了一个shard分片，该分片里有2个节点，新增加分片只需对应改replSet 名称即可。

 4.配置replSet: 连接任一mongod members
 mongo 192.168.201.226:11813
 config = {_id: 'rep1', members: [
 {_id: 0, host: '192.168.200.226:11813', priority: 2},                     #priority 为定义优先级，默认为1，高优先级会被认为是主节点优先启用。
 {_id: 1, host: '192.168.201.226:11813'},
 {_id: 2, host: '192.168.200.226:11814', arbiterOnly: true}]
 }
    rs.initiate(config);
    rs.status()

 

 5.连接mongos增加shard 80G
    mongo 192.168.201.226:11811/admin
    show dbs
    use admin
    db.runCommand({addshard:'rep1/192.168.201.226:11813,192.168.200.226:11813',maxsize:81920})
    db.runCommand({listshards:1})

 

 6.连接mongos增加创建test库和c1集合，并测试
    mongo 192.168.201.226:11811/admin
    db.runCommand({enablesharding:'test'})
    printShardingStatus()
    db.runCommand({shardcollection:'test.auto_increment_id', key:{_id:1}, unique : true})
    db.runCommand({shardcollection:'test.c1', key:{_id:1}, unique : true})
    for (var i = 1; i <= 100; i++)db.c1.save({id:i,value1:"1234567890",value2:"1234567890",value3:"1234567890",value4:"1234567890"})
    db.c1.stats()
 db.createCollection("cap_coll", {capped:true, size:100000, max:100});
 db.mycoll.validate();

 7.检查： db.printCollectionStats()

 8.管理: mongo 127.0.0.1:11811
 show dbs
 use admin
 show collections
 db.serverStatus()
 db.shutdownServer()
 exit

 

 9.索引：
 db.product_data.ensureIndex({data_id: 1}, {unique: true,dropDups: true}); #创建索引
 db.product_data.dropIndexes();                                            #删除索引

 

至此，mongodb的分布式架构就架起来了，并且通过测试和log的分析，可看服务是否正常，下面就需要php客户端的支持，和程序的运行，之后加到监控里，就可以在线上部署使用了。

 

六、PHP的MongoDB拓展的安装

 # wget http://pecl.php.net/get/mongo-1.2.6.tgz
 # tar zxvf mongo-1.2.6.tgz
 # cd mongo-1.2.6
 # /usr/local/php5/bin/phpize
 # ./configure --enable-mongo=share--with-php-config=/usr/local/php5/bin/php-config
 # make && make installl

PHP支持mongodb

 将生成的拓展mongo.so文件添加到php.ini中，重启php-fpm，或者apache，然后查看下phpinfo()
 请编辑php.ini文件。添加如下一行：
 extension=mongo.so
 然后用php输出:phpinfo，就可以看到mongo的信息了。。这样就说明你安装成功的了！

 

七、监控配置：

     早在去年已经出现MongoDB和Redis的Cacti模板，使用它，你可以对你的MongoDB和Redis服务进行流量监控。cacti的模板一直在更新，若企业已经用到nosql这种非关系数据库如mongodb和redis。可按照以下教程，对mongodb和redis进行监控。

该模板可以监控以下资源：

mongodb：

redis：

 

一、下载模板：

wget http://mysql-cacti-templates.googlecode.com/files/better-cacti-templates-1.1.8.tar.gz

二、配置ssh公私钥无需密码登录：

因为cacti监控mongodb是需要登录到mongodb的服务端运行mongo的状态获取命令，所以需要ssh连接登录。

所以需要配置非交互式帐号密码登录。这里采用公私钥模式。

先在监控服务器生成一对公私钥。

 

 ssh-keygen ##如果是root用户，生成的默认目录为/root/.ssh下2个文件id_rsa（公钥） id_rsa.pub（私钥）
 cd /root/.ssh/ && chmod 600 id_rsa*     把这2个文件修改权限，为600
 ssh-copy-id -i /root/.ssh/id_rsa [email protected]  #加被监控节点公私钥认证

把id_rsa.pub复制出来，放到被监控机器上，然后公钥的内容追加到需要被监控的主机也就是mongodb和redis的服务端。追加到.ssh/authorized_keys

然后用ssh连接你所安装mongodb或者redis的服务端，如果不需输密码连接上。则正常。下面就可以开始添加监控文件了。

三、配置监控脚本：

 

 mongodb或redis的监控所需到的是你下载目录中的better-cacti-templates-1.1.8\scripts下的
 ss_get_by_ssh.php 这个脚本 这个脚本需要放在cacti的服务端。
 如果你cacti是装到/var/www/html/cacti/目录下。
 把该文件放在其下面的scripts目录下。别忘了看下权限。要有执行权限。

然后修改该文件。主要修改一下选项，大概在40行。

 # ============================================================================
 $ssh_user   = 'root';                          # SSH username
 $ssh_port   = 22;                               # SSH port
 $ssh_iden   = '-i /root/.ssh/id_rsa';     # SSH identity
 ##修改根据你的配置，你的ssh连接用户，还有认证私钥的位置。

大该在50行，还可以修改其默认的去探测的端口（如果redis不是正常默认端口启动需要修改这些）。

 $memcache_port = 11211;                   # Which port memcached listens on
 $redis_port    = 6379;                    # Which port redis listens on

如果是mongodb不是正常端口启动，则需要这样修改。找到以下字段，添加红色字段，这里注意mongo这个命令一定要找对。

 function mongodb_cmdline ( $options ) {
 return “echo \”db._adminCommand({serverStatus:1, repl:1})\” | /usr/local/mongo/mongodb/bin/mongo –port 10000″;
 }

配置完后保存退出。

可以先用测试命令测一下。语法如下：

 php /var/www/html/scripts/ss_get_by_ssh.php --type mongodb --host 192.168.200.1 --items c,de,df,dg,dh,di,dj,dk,dl,dm,dn,do,dp,dq,dr,ds,dt,du

如果有数据输出。则表示正常。

 

四、在cacti里添加mongodb和redis模板：

4.1 模板导入

模板目录为better-cacti-templates-1.1.8\templates

4.2 导入后对被监控机添加模板：

4.3 添加后为其绘图：

五：实际效果测试：