MongoDB搭建集群

单机版MongoDB隐患

  • 没有灾备能力：在单节点宕机的情况下，服务不可用会拖垮整个系统；

  • 吞吐量不够：系统并发较高、访问量过大时，单节点无法承载流量；

  • 拓展性不足：只能通过升级单节点的硬件配置，无法横向拓展；

  • 数据安全风险：在极端情况下，数据损坏或出现丢失，无法有效恢复。

副本集群介绍

MongoDB副本集群，也被称之为复制集群，内在含义是：一个主节点拥有读写能力，一或多个从节点全量拷贝主节点的数据，对外提供读的能力

MongoDB副本集群，在主节点发生故障的情况下，无需任何外力介入，能自动完成主从切换，从而对外实现真正意义上的7*24h高可用，并且从节点还可以处理读请求，从而保障MongoDB服务的高性能。

MongoDB三个节点角色

  1. Primary主节点：拥有读写能力，为集群内的副本节点，提供数据拷贝的支持；

  2. Replicate副本节点：拥有读能力，数据完全拷贝自主节点，即主从概念中的从节点；

  3. Arbiter仲裁节点：不具备读写能力，用于故障恢复，提供故障检测、选举投票能力。

仲裁节点：作用等同于哨兵节点，但它并不是副本集群必须存在的节点，因为主节点、副本节点都拥有投票能力，它的存在只是为了维护集群内的平衡，如集群节点为偶数时，可以添加一个仲裁节点，让集群保持奇数特性，确保每轮选举一次就能推出新主，避免多轮无效竞选的现象出现


集群搭建

机器准备（已设置环境变量）

主机名

IP地址

MongoDB-1（仲裁）

192.168.7.100

MongoDB-2（主）

192.168.7.101

MongoDB-3（从）

192.168.7.102

集群模式

  • 单机模式：一台机器对外提供服务；

  • 集群模式：多台机器对外提供同一服务；

  • 伪集群模式：单台机器上启动多个实例，模拟多机器场景对外提供服务。

集群搭建

编写主节点的配置文件

 # ============================================================
 # MongoDB 副本集配置文件 - 主节点（PRIMARY）
 # IP: 192.168.7.101
 # 端口: 27017
 # 角色: 主节点（可读写）
 # ============================================================
 ​
 # ---------- 系统日志配置 ----------
 systemLog:
   # destination: 日志输出目标，file 表示输出到文件
   destination: file
   # path: 日志文件的完整路径
   path: "/usr/local/mongodb/log/standalone/mongodb.log"
   # logAppend: true 表示每次重启时追加到现有日志文件末尾，而非覆盖
   logAppend: true
 ​
 # ---------- 存储配置 ----------
 storage:
   # dbPath: MongoDB 数据文件存储目录
   dbPath: "/usr/local/mongodb/data/standalone"
 ​
 # ---------- 进程管理配置 ----------
 processManagement:
   # fork: true 表示以后台守护进程方式运行（后台运行）
   fork: true
   # pidFilePath: 保存进程ID（PID）的文件路径，用于管理进程
   pidFilePath: "/usr/local/mongodb/conf/mongod.pid"
 ​
 # ---------- 网络配置 ----------
 net:
   # bindIp: 绑定监听的IP地址
   # 0.0.0.0 表示监听所有网络接口（允许任何IP连接）
   # 生产环境建议改为具体IP，如 192.168.7.101
   bindIp: 0.0.0.0
   # port: MongoDB 服务监听的端口号，默认 27017
   port: 27017
 ​
 # ---------- 副本集配置 ----------
 replication:
   # replSetName: 副本集名称，三台服务器必须保持一致
   # 这里命名为 rs0（replica set 0 的缩写）
   replSetName: rs0

编写从节点的配置文件

 # ============================================================
 # MongoDB 副本集配置文件 - 从节点（SECONDARY）
 # IP: 192.168.7.102
 # 端口: 27017
 # 角色: 从节点（只读，自动同步主节点数据）
 # ============================================================
 ​
 # ---------- 系统日志配置 ----------
 systemLog:
   # destination: 日志输出目标，file 表示输出到文件
   destination: file
   # path: 日志文件的完整路径
   path: "/usr/local/mongodb/log/standalone/mongodb.log"
   # logAppend: true 表示每次重启时追加到现有日志文件末尾，而非覆盖
   logAppend: true
 ​
 # ---------- 存储配置 ----------
 storage:
   # dbPath: MongoDB 数据文件存储目录
   dbPath: "/usr/local/mongodb/data/standalone"
 ​
 # ---------- 进程管理配置 ----------
 processManagement:
   # fork: true 表示以后台守护进程方式运行（后台运行）
   fork: true
   # pidFilePath: 保存进程ID（PID）的文件路径，用于管理进程
   pidFilePath: "/usr/local/mongodb/conf/mongod.pid"
 ​
 # ---------- 网络配置 ----------
 net:
   # bindIp: 绑定监听的IP地址
   # 0.0.0.0 表示监听所有网络接口（允许任何IP连接）
   # 生产环境建议改为具体IP，如 192.168.7.102
   bindIp: 0.0.0.0
   # port: MongoDB 服务监听的端口号，默认 27017
   port: 27017
 ​
 # ---------- 副本集配置 ----------
 replication:
   # replSetName: 副本集名称，三台服务器必须保持一致
   # 这里命名为 rs0（replica set 0 的缩写）
   replSetName: rs0

编写仲裁节点的配置文件

 # ============================================================
 # MongoDB 副本集配置文件 - 仲裁节点（ARBITER）
 # IP: 192.168.7.100
 # 端口: 27017
 # 角色: 仲裁节点（不存储数据，仅参与主节点选举投票）
 # 作用: 当主节点宕机时，协助从节点选举出新的主节点
 # 注意: 仲裁节点不保存任何数据，资源消耗极低
 # ============================================================
 ​
 # ---------- 系统日志配置 ----------
 systemLog:
   # destination: 日志输出目标，file 表示输出到文件
   destination: file
   # path: 日志文件的完整路径
   path: "/usr/local/mongodb/log/standalone/mongodb.log"
   # logAppend: true 表示每次重启时追加到现有日志文件末尾，而非覆盖
   logAppend: true
 ​
 # ---------- 存储配置 ----------
 storage:
   # dbPath: MongoDB 数据文件存储目录
   # 注意: 仲裁节点虽然不存储实际数据，但仍需要此目录存放一些元数据
   dbPath: "/usr/local/mongodb/data/standalone"
 ​
 # ---------- 进程管理配置 ----------
 processManagement:
   # fork: true 表示以后台守护进程方式运行（后台运行）
   fork: true
   # pidFilePath: 保存进程ID（PID）的文件路径，用于管理进程
   pidFilePath: "/usr/local/mongodb/conf/mongod.pid"
 ​
 # ---------- 网络配置 ----------
 net:
   # bindIp: 绑定监听的IP地址
   # 0.0.0.0 表示监听所有网络接口（允许任何IP连接）
   # 生产环境建议改为具体IP，如 192.168.7.100
   bindIp: 0.0.0.0
   # port: MongoDB 服务监听的端口号，默认 27017
   port: 27017
 ​
 # ---------- 副本集配置 ----------
 replication:
   # replSetName: 副本集名称，三台服务器必须保持一致
   # 这里命名为 rs0（replica set 0 的缩写）
   replSetName: rs0

三台机器分别启动 MongoDB

 mongod -f /usr/local/mongodb/conf/standalone/mongodb.conf

仅在主节点（192.168.7.101） 初始化副本集

 # 连接客户端
 mongosh 192.168.7.101:27017
 ​
 # 初始化设置
 rs.initiate({
   _id: "rs0",
   members: [
     { _id: 0, host: "192.168.7.101:27017" },
     { _id: 1, host: "192.168.7.102:27017" },
     { _id: 2, host: "192.168.7.100:27017", arbiterOnly: true }
   ]
 })
 ​
 # 验证集群状态的两个指令
 rs.conf();
 rs.status()
 ​

数据同步测试

 # 连接主节点执行
 mongosh 192.168.7.101:27017
 ​
 # 执行操作
 use testDB
 db.testCollection.insertOne({ name: "测试数据", createTime: new Date() })
 db.testCollection.find()
 ​
 ​
 # 连接从节点执行
 mongosh 192.168.7.102:27017
 ​
 # 开启从节点读权限
 rs.setReadPref("primaryPreferred")
 ​
 # 执行操作
 use testDB
 db.testCollection.find()

再来连接仲裁节点看看情况

 # 连接仲裁节点
 mongosh 192.168.7.100:27017
 ​
 # 测试仲裁节点
 use testDB
 db.testCollection.find()
 MongoServerError: node is not in primary or recovering state
 提示："当前节点既不是主节点，也不是正在恢复中的从节点，所以无法执行操作。"

外部连接操作

为了外部可以连接，需要开放MongoDB端口、更新防火墙（关闭防火墙也行）：

 # 在 public 区域添加规则：永久开放 TCP 端口 27017
 firewall-cmd --zone=public --add-port=27017/tcp --permanent
 ​
 # 重新加载防火墙配置，使新规则立即生效
 firewall-cmd --reload
 ​
 # 列出 public 区域当前所有已开放的端口
 firewall-cmd --zone=public --list-ports

副本集群主从切换

 # 查询mongodb进程
 ps aux | grep mongodb
 ​
 # 在主节点模拟宕机（强杀主节点）
 kill -9 xxxx
 ​
 # 等待几秒钟，去从节点查看
 rs.status();
 ​
 '信息查询解释（主）'
 {
   _id: 0,
   name: '192.168.7.101:27017',
   health: 0,                    // ❌ 不健康
   stateStr: '(not reachable/healthy)',
   lastHeartbeatMessage: 'Error connecting to 192.168.7.101:27017 :: caused by :: Connection refused'
 }
 ​
 '信息查询解释（从）'
 {
   _id: 1,
   name: '192.168.7.102:27017',
   health: 1,                    // ✅ 健康
   stateStr: 'PRIMARY',          // ✅ 已成为新主节点
   self: true                    // 当前连接的节点
 }
 ​
 '信息查询解释（仲裁）'
 {
   _id: 2,
   name: '192.168.7.100:27017',
   health: 1,                    // ✅ 健康
   stateStr: 'ARBITER'           // 仲裁角色不变
 }
 ​
 # 重启主节点
 mongod -f /usr/local/mongodb/conf/standalone/mongodb.conf
 ​
 # 等待几秒钟从节点继续查看状态
 rs.status();
 ​
 '信息查询解释（主）'
 {
   _id: 0,
   name: '192.168.7.101:27017',
   health: 1,                              // ✅ 已恢复健康
   stateStr: 'SECONDARY',                  // 🔄 降级为从节点
   syncSourceHost: '192.168.7.102:27017',  // 📥 从新主节点同步数据
   uptime: 21                              // 刚重启 21 秒
 }
 ​
 '信息查询解释（从）'
 {
   _id: 1,
   name: '192.168.7.102:27017',
   health: 1,
   stateStr: 'PRIMARY',                   // 👑 继续担任主节点
   self: true                             // 当前连接的节点
 }
 ​
 '信息查询解释（仲裁）'
 {
   _id: 2,
   name: '192.168.7.100:27017',
   health: 1,
   stateStr: 'ARBITER'                    // 仲裁角色不变
 }
 ​
 # 将主、从节点都干掉，再在仲裁节点上观察集群的状态
 rs.status();
 ​
 # 当前集群状态
 节点             IP:端口                   角色           状态          健康度
 主节点      192.168.7.102:27017        ~~PRIMARY~~     ❌ 已宕机       health: 0
 从节点      192.168.7.101:27017        ~~SECONDARY~~   ❌ 已宕机       health: 0
 仲裁节点    192.168.7.100:27017          ARBITER        ✅ 正常运行     health: 1


副本集状态诊断

 # 基础状态查看
 rs.status()          // 副本集完整状态（最常用）
 rs.conf()            // 副本集配置信息
 rs.isMaster()        // 当前节点角色信息（快速判断主从）