Docker 搭建集群MongoDB的实现步骤

前言

由于公司业务需要，我们打算自己搭建 MongoDB 的服务，因为 MongoDB 的云数据库好贵，我们这次采用副本集的方式来搭建集群，三台服务器，一主、一副、一仲裁

基本概念

Replica Set 副本集：一个副本集就是一组 MongoDB 实例组成的集群，由一个主（Primary）服务器和多个备份（Secondary）服务器构成

主节点（master）：主节点接收所有写入操作。主节点将对其数据集所做的所有更改记录到其 oplog。 副节点（secondary）：复制主节点的 oplog 并将操作应用到其数据集，如果主节点不可用，一个合格的副节点将被选为新的主节点。 仲裁节点（arbiter）：负载选举，当主节点不可用，它将从副节点中选一个作为主节点。

Sharding 分片：

Master-slave 主备

MongoDB 4.0 以上版本运行时提示：[main] Master/slave replication is no longer supported，也就是 MongoDB 4.0 后不在支持主从复制

一、环境准备

使用 CentOS 7.6 64bit 系统，安装 Docker、Docker-compose、Docker-Swarm

二、生成 KeyFile

MongoDB 使用 KeyFile 认证，副本集中的每个 MongoDB 实例使用 KeyFile 内容作为认证其他成员的共享密码。MongoDB 实例只有拥有正确的 KeyFile 才可以加入副本集。 keyFile 的内容必须是 6 到 1024 个字符的长度，且副本集所有成员的 KeyFile 内容必须相同。 有一点要注意是的：在 UNIX 系统中，KeyFile 必须没有组权限或完全权限（也就是权限要设置成 X00 的形式）。Windows 系统中，keyFile 权限没有被检查。 可以使用任意方法生成 keyFile。例如，如下操作使用 openssl 生成复杂的随机的 1024 个字符串。然后使用 chmod 修改文件权限，只给文件拥有者提供读权限。 这是 MongoDB 官方推荐 keyFile 的生成方式：

# 400权限是要保证安全性，否则mongod启动会报错openssl rand -base64 756 > mongodb.keychmod 400 mongodb.key

二、创建跨主机网络

搭建集群我们肯定是跨主机通讯，要搭建 Overlay Network 网络，我们就要用到 Docker Swarm 这个工具了。Docker Swarm 是 Docker 内置的集群工具，它能够帮助我们更轻松地将服务部署到 Docker daemon 的集群之中。

既然要将 Docker 加入到集群，我们就必须先有一个集群，我们在任意一个 Docker 实例上都可以通过 docker swarm init 来初始化集群。

$ sudo docker swarm initSwarm initialized: current node (t4ydh2o5mwp5io2netepcauyl) is now a manager.To add a worker to this swarm, run the following command: docker swarm join --token SWMTKN-1-4dvxvx4n7magy5zh0g0de0xoues9azekw308jlv6hlvqwpriwy-cb43z26n5jbadk024tx0cqz5r 192.168.1.5:2377

在集群初始化后，这个 Docker 实例就自动成为了集群的管理节点，而其他 Docker 实例可以通过运行这里所打印的 docker swarm join 命令来加入集群。

加入到集群的节点默认为普通节点，如果要以管理节点的身份加入到集群中，我们可以通过 docker swarm join-token 命令来获得管理节点的加入命令。

$ sudo docker swarm join-token managerTo add a manager to this swarm, run the following command: docker swarm join --token SWMTKN-1-60am9y6axwot0angn1e5inxrpzrj5d6aa91gx72f8et94wztm1-7lz0dth35wywekjd1qn30jtes 192.168.1.5:2377

我们通过这些命令来建立用于我们服务开发的 Docker 集群，并将相关开发同事的 Docker 加入到这个集群里，就完成了搭建跨主机网络的第一步。

建立跨主机网络

接下来，我们就通过 docker network create 命令来建立 Overlay 网络。

$ sudo docker network create --driver overlay --attachable mongodbs

在创建 Overlay 网络时，我们要加入 --attachable 选项以便不同机器上的 Docker 容器能够正常使用到它。

在创建了这个网络之后，我们可以在任何一个加入到集群的 Docker 实例上使用 docker network ls 查看一下其下的网络列表。我们会发现这个网络定义已经同步到了所有集群中的节点上。

$ sudo docker network lsNETWORK ID NAME DRIVER SCOPE## ......y89bt74ld9l8 mongodbs overlay swarm## ......

接下来我们要修改 Docker Compose 的定义，让它使用这个我们已经定义好的网络，而不是再重新创建网络。

我们只需要在 Docker Compose 配置文件的网络定义部分，将网络的 external 属性设置为 true，就可以让 Docker Compose 将其建立的容器都连接到这个不属于 Docker Compose 的项目上了。

networks: mesh: external: true

通过这个实现，我们在开发中就使整个服务都处于一个可以使用别名映射网络中，避免了要对不同功能联调时切换服务 IP 的烦琐流程。在这种结构下，我们只需要让我们开发的 Docker 退出和加入不同的集群，就能马上做到切换不同联调项目。

二、编写 docker-compose 文件

主节点

version: '3'services: master: image: mongo:4.1 container_name: master environment: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: root MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: 123456 TZ: 'Asia/Shanghai' volumes: # 挂载 MongoDB 数据目录 - '/data/docker/mongodb/data/mongo:/data/db:rw' # 挂载 KeyFile - '/data/docker/mongodb/data/mongodb.key:/data/mongodb.key' ports: - '27018:27017' networks: - mongodbs command: # 密码 --auth # 副本集名称 --replSet testSet --oplogSize 128 --keyFile /data/mongodb.key# Swarm 跨主机网络网络networks: mongodbs: external: true

副节点

version: '3'services: secondary: image: mongo:4.1 container_name: secondary environment: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: root MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: 123456 TZ: 'Asia/Shanghai' volumes: - '/data/docker/mongodb/data/mongo:/data/db:rw' - '/data/docker/mongodb/data/mongodb.key:/data/mongodb.key' ports: - '27018:27017' networks: - mongodbs command: --auth --replSet testSet --oplogSize 128 --keyFile /data/mongodb.keynetworks:mongodbs: external: true

仲裁节点，因为仲裁节点不需要存储数据，他只是用来当主节点挂掉后选举新的主节点，所以不需要密码、映射端口等操作

version: '3'services:arbiter: image: mongo:4.1 container_name: arbiter restart: always volumes: - '/data/docker/mongodb/data/mongo:/data/db:rw' - '/data/docker/mongodb/data/mongo_key:/mongo:rw' networks: - mongodbs command: mongod --replSet testSet --smallfiles --oplogSize 128networks:mongodbs: external: true

三、启动容器

接下来我们分别在三台服务器中使用容器编排启动容器

docker-compose up -d

四、配置副本集

进入主节点容器内部

docker exec -it master mongo

在 mongo shell 里执行：

> rs.initiate(){ 'info2' : 'no configuration specified. Using a default configuration for the set', 'me' : '7abd89794aa7:27017', 'ok' : 1}

继续执行：

testSet:SECONDARY> rs.add(’secondary:27017’){ 'ok' : 1, '$clusterTime' : { 'clusterTime' : Timestamp(1599562800, 1), 'signature' : { 'hash' : BinData(0,'wrxMUIX/0bEyLgCVoQqdLvH59T0='), 'keyId' : NumberLong('6870069879538450434') } }, 'operationTime' : Timestamp(1599562800, 1)}

继续执行，其中 true 表示这个节点是仲裁节点

testSet:PRIMARY> rs.add(’arbiter:27017’,true){ 'ok' : 1, '$clusterTime' : { 'clusterTime' : Timestamp(1599562838, 1), 'signature' : { 'hash' : BinData(0,'p9ub49lLD8ij8nkxpfu2l/AvRRY='), 'keyId' : NumberLong('6870069879538450434') } }, 'operationTime' : Timestamp(1599562838, 1)}

查看配置

testSet:PRIMARY> rs.conf(){ '_id' : 'testSet', 'version' : 3, 'protocolVersion' : NumberLong(1), 'writeConcernMajorityJournalDefault' : true, 'members' : [ { '_id' : 0, 'host' : '7abd89794aa7:27017', 'arbiterOnly' : false, 'buildIndexes' : true, 'hidden' : false, 'priority' : 1, 'tags' : { }, 'slaveDelay' : NumberLong(0), 'votes' : 1 }, { '_id' : 1, 'host' : 'secondary:27017', 'arbiterOnly' : false, 'buildIndexes' : true, 'hidden' : false, 'priority' : 1, 'tags' : { }, 'slaveDelay' : NumberLong(0), 'votes' : 1 }, { '_id' : 2, 'host' : 'arbiter:27017', 'arbiterOnly' : true, 'buildIndexes' : true, 'hidden' : false, 'priority' : 0, 'tags' : { }, 'slaveDelay' : NumberLong(0), 'votes' : 1 } ], 'settings' : { 'chainingAllowed' : true, 'heartbeatIntervalMillis' : 2000, 'heartbeatTimeoutSecs' : 10, 'electionTimeoutMillis' : 10000, 'catchUpTimeoutMillis' : -1, 'catchUpTakeoverDelayMillis' : 30000, 'getLastErrorModes' : { }, 'getLastErrorDefaults' : { 'w' : 1, 'wtimeout' : 0 }, 'replicaSetId' : ObjectId('5f576426fe90ef2dd8cd2700') }}

查看状态

testSet:PRIMARY> rs.status(){ 'set' : 'testSet', 'date' : ISODate('2020-09-08T11:45:12.096Z'), 'myState' : 1, 'term' : NumberLong(1), 'syncingTo' : '', 'syncSourceHost' : '', 'syncSourceId' : -1, 'heartbeatIntervalMillis' : NumberLong(2000), 'optimes' : { 'lastCommittedOpTime' : { 'ts' : Timestamp(1599565502, 1), 't' : NumberLong(1) }, 'lastCommittedWallTime' : ISODate('2020-09-08T11:45:02.775Z'), 'readConcernMajorityOpTime' : { 'ts' : Timestamp(1599565502, 1), 't' : NumberLong(1) }, 'readConcernMajorityWallTime' : ISODate('2020-09-08T11:45:02.775Z'), 'appliedOpTime' : { 'ts' : Timestamp(1599565502, 1), 't' : NumberLong(1) }, 'durableOpTime' : { 'ts' : Timestamp(1599565502, 1), 't' : NumberLong(1) }, 'lastAppliedWallTime' : ISODate('2020-09-08T11:45:02.775Z'), 'lastDurableWallTime' : ISODate('2020-09-08T11:45:02.775Z') }, 'lastStableRecoveryTimestamp' : Timestamp(1599565492, 1), 'lastStableCheckpointTimestamp' : Timestamp(1599565492, 1), 'members' : [ { '_id' : 0, 'name' : '7abd89794aa7:27017', 'ip' : '10.0.1.41', 'health' : 1, 'state' : 1, 'stateStr' : 'PRIMARY', 'uptime' : 2784, 'optime' : { 'ts' : Timestamp(1599565502, 1), 't' : NumberLong(1) }, 'optimeDate' : ISODate('2020-09-08T11:45:02Z'), 'syncingTo' : '', 'syncSourceHost' : '', 'syncSourceId' : -1, 'infoMessage' : '', 'electionTime' : Timestamp(1599562790, 2), 'electionDate' : ISODate('2020-09-08T10:59:50Z'), 'configVersion' : 3, 'self' : true, 'lastHeartbeatMessage' : '' }, { '_id' : 1, 'name' : 'secondary:27017', 'ip' : '10.0.1.233', 'health' : 1, 'state' : 2, 'stateStr' : 'SECONDARY', 'uptime' : 2711, 'optime' : { 'ts' : Timestamp(1599565502, 1), 't' : NumberLong(1) }, 'optimeDurable' : { 'ts' : Timestamp(1599565502, 1), 't' : NumberLong(1) }, 'optimeDate' : ISODate('2020-09-08T11:45:02Z'), 'optimeDurableDate' : ISODate('2020-09-08T11:45:02Z'), 'lastHeartbeat' : ISODate('2020-09-08T11:45:11.494Z'), 'lastHeartbeatRecv' : ISODate('2020-09-08T11:45:11.475Z'), 'pingMs' : NumberLong(0), 'lastHeartbeatMessage' : '', 'syncingTo' : '7abd89794aa7:27017', 'syncSourceHost' : '7abd89794aa7:27017', 'syncSourceId' : 0, 'infoMessage' : '', 'configVersion' : 3 }, { '_id' : 2, 'name' : 'arbiter:27017', 'ip' : null, 'health' : 0, 'state' : 8, 'stateStr' : '(not reachable/healthy)', 'uptime' : 0, 'lastHeartbeat' : ISODate('2020-09-08T11:45:10.463Z'), 'lastHeartbeatRecv' : ISODate('1970-01-01T00:00:00Z'), 'pingMs' : NumberLong(0), 'lastHeartbeatMessage' : 'Error connecting to arbiter:27017 :: caused by :: Could not find address for arbiter SocketException: Host not found (authoritative)', 'syncingTo' : '', 'syncSourceHost' : '', 'syncSourceId' : -1, 'infoMessage' : '', 'configVersion' : -1 } ], 'ok' : 1, '$clusterTime' : { 'clusterTime' : Timestamp(1599565502, 1), 'signature' : { 'hash' : BinData(0,'7/ei+8UrhlpIny9zKeWuAFpn46c='), 'keyId' : NumberLong('6870069879538450434') } }, 'operationTime' : Timestamp(1599565502, 1)}

五、验证 MongoDB 可用性

先进入主节点服务器添加一条数据

docker exec -it master mongouse admindb.auth(’root’, ’123456’)use testdb.test.insert({name:'muyang',age:20})

在来副节点服务器查看是否已经同步了这条数据

[root@linux secondary] docker exec -it secondary mongotestSet:SECONDARY> use admintestSet:SECONDARY> db.auth(’root’, ’123456’)testSet:SECONDARY> use testtestSet:SECONDARY> db.test.find()2020-09-08T19:03:02.295+0800 E QUERY [js] uncaught exception: Error: listCollections failed: { 'operationTime' : Timestamp(1599562972, 1), 'ok' : 0, 'errmsg' : 'not master and slaveOk=false', 'code' : 13435, 'codeName' : 'NotMasterNoSlaveOk', '$clusterTime' : { 'clusterTime' : Timestamp(1599562972, 1), 'signature' : { 'hash' : BinData(0,'mhsrpGHRl7qZg2QOjyS3RbBb/Yc='), 'keyId' : NumberLong('6870069879538450434') } }} :testSet:SECONDARY> rs.slaveOk()testSet:SECONDARY> db.users.find(){ '_id' : ObjectId('5f5764b1f909544b783696c2'), 'name' : 'muyang', 'age' : 20 }

在 secondary 查询时报如下错误：

not master and slaveok=false

这是正常的，因为 secondary 是不允许读写的，如果非要解决，方法如下：

testSet:SECONDARY> rs.slaveOk()

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