Linux下如何配置MongoDB副本集

# Linux下如何配置MongoDB副本集

## 一、MongoDB副本集概述

### 1.1 什么是副本集
MongoDB副本集（Replica Set）是由一组MongoDB实例组成的集群，包含一个主节点（Primary）和多个从节点（Secondary）。其核心特性包括：

- **自动故障转移**：当主节点不可用时，系统会自动选举新的主节点
- **数据冗余**：所有数据在多个节点上同步复制
- **读写分离**：支持将读操作分发到从节点

### 1.2 副本集架构组成
典型的三节点副本集架构：

| 节点类型   | 数量 | 职责说明                     |
|------------|------|------------------------------|
| Primary    | 1    | 处理所有写操作和默认读操作   |
| Secondary  | 2    | 复制主节点数据，可处理读请求 |
| Arbiter    | 可选 | 不存储数据，仅参与投票       |

### 1.3 适用场景
- 生产环境高可用需求
- 需要数据灾难恢复保障
- 读写分离负载均衡场景

## 二、环境准备

### 2.1 硬件需求建议
```bash
# 每个节点建议配置
CPU: 4核以上
内存: 8GB以上
存储: SSD硬盘，容量根据数据量确定
网络: 节点间延迟<10ms

2.2 软件环境

• 操作系统：Ubuntu 20.04 LTS / CentOS 7+
• MongoDB版本：4.4+（建议使用稳定版）
• 防火墙配置：开放27017-27019端口

2.3 主机规划示例

主机名	IP地址	角色
mongo1	192.168.1.10	Primary
mongo2	192.168.1.11	Secondary
mongo3	192.168.1.12	Secondary

三、安装MongoDB

3.1 添加MongoDB仓库

Ubuntu系统：

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

CentOS系统：

cat > /etc/yum.repos.d/mongodb-org-5.0.repo <<EOF
[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
EOF

3.2 安装MongoDB

# Ubuntu/Debian
sudo apt install -y mongodb-org

# CentOS/RHEL
sudo yum install -y mongodb-org

3.3 配置SELinux（如启用）

setenforce 0
sed -i 's/^SELINUX=.*/SELINUX=disabled/' /etc/selinux/config

四、配置副本集

4.1 修改配置文件

编辑/etc/mongod.conf（所有节点）：

# 网络配置
net:
  port: 27017
  bindIp: 0.0.0.0

# 存储配置
storage:
  dbPath: /var/lib/mongo
  journal:
    enabled: true

# 副本集配置
replication:
  replSetName: "rs0"  # 副本集名称必须一致

# 安全配置（可选）
security:
  keyFile: /etc/mongodb-keyfile
  authorization: enabled

4.2 创建密钥文件（安全认证）

openssl rand -base64 756 > /etc/mongodb-keyfile
chmod 400 /etc/mongodb-keyfile
chown mongod:mongod /etc/mongodb-keyfile

4.3 启动服务

sudo systemctl enable mongod
sudo systemctl start mongod

五、初始化副本集

5.1 在主节点执行初始化

// 连接到mongo shell
mongo --host 192.168.1.10

// 初始化副本集配置
rs.initiate({
  _id: "rs0",
  members: [
    { _id: 0, host: "192.168.1.10:27017" },
    { _id: 1, host: "192.168.1.11:27017" },
    { _id: 2, host: "192.168.1.12:27017" }
  ]
})

5.2 验证副本集状态

// 查看副本集状态
rs.status()

// 检查节点角色
rs.isMaster()

// 预期输出示例
{
  "set" : "rs0",
  "date" : ISODate("2023-08-20T08:00:00Z"),
  "myState" : 1,
  "members" : [
    {
      "_id" : 0,
      "name" : "192.168.1.10:27017",
      "health" : 1,
      "state" : 1,
      "stateStr" : "PRIMARY"
    },
    {
      "_id" : 1,
      "name" : "192.168.1.11:27017",
      "health" : 1,
      "state" : 2,
      "stateStr" : "SECONDARY"
    }
  ],
  "ok" : 1
}

六、高级配置

6.1 读写分离配置

// 设置从节点可读
rs.slaveOk()

// 或在连接字符串中指定
mongodb://192.168.1.10:27017,192.168.1.11:27017/?replicaSet=rs0&readPreference=secondaryPreferred

6.2 优先级设置

// 修改节点优先级（优先级高的更容易成为主节点）
cfg = rs.conf()
cfg.members[1].priority = 2
rs.reconfig(cfg)

6.3 添加仲裁节点

rs.addArb("192.168.1.13:27017")

七、维护与监控

7.1 常见维护操作

// 强制重新选举
rs.stepDown(300)  // 主节点退位，300秒内不参与选举

// 移除节点
rs.remove("192.168.1.12:27017")

// 添加新节点
rs.add("192.168.1.14:27017")

7.2 监控指标

# 查看oplog状态
mongo --eval "db.getSiblingDB('local').oplog.rs.stats()"

# 检查复制延迟
mongo --eval "db.printReplicationInfo()"
mongo --eval "db.printSlaveReplicationInfo()"

7.3 备份策略

# 使用mongodump进行热备份
mongodump --host rs0/192.168.1.10:27017,192.168.1.11:27017 --oplog -o /backup/mongo-$(date +%Y%m%d)

八、故障处理

8.1 常见问题排查

问题1：节点无法加入副本集 - 检查防火墙设置 - 验证密钥文件一致性 - 查看mongod日志/var/log/mongodb/mongod.log

问题2：复制延迟高

// 查看延迟情况
db.getSiblingDB('admin').runCommand({replSetGetStatus: 1}).members.forEach(function(d) {
  print(d.name, d.optimeDate - new Date(), 'seconds behind');
});

8.2 强制恢复流程

当大多数节点不可用时：

# 在剩余节点上强制重新配置
mongod --dbpath /var/lib/mongo --replSet rs0 --port 27017 --force

九、安全加固建议

1. 启用认证：配置keyFile和用户权限
2. 网络隔离：使用VPN或专用网络
3. 定期轮换：每3个月更新密钥文件
4. 审计日志：启用auditLog配置项

十、性能优化

10.1 硬件层面

• 使用SSD存储
• 为WiredTiger缓存分配足够内存（建议50%系统内存）

10.2 配置优化

# 调整WiredTiger缓存
storage:
  wiredTiger:
    engineConfig:
      cacheSizeGB: 4  # 根据内存调整

10.3 索引策略

• 为常用查询字段创建合适索引
• 定期使用db.collection.getIndexes()审查索引

---

附录：常用命令速查表

命令	作用描述
rs.initiate()	初始化副本集
rs.conf()	查看当前配置
rs.reconfig()	重新配置副本集
rs.add()	添加新节点
rs.remove()	移除节点
rs.status()	查看副本集状态
rs.printSlaveReplicationInfo()	查看复制延迟信息

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注：本文档约3800字，实际部署时请根据具体环境调整参数。建议在生产环境部署前进行充分测试。

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