MongoDB复制集及数据分片详解（一）
前言
MongoDB是一个由C++语言编写的基于分布式文件存储的数据库，是当前NoSQL数据库中比较热门的一种，旨在为Web应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。本文介绍MongoDB复制集及数据分片。
MongoDB
简介
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。支持的数据结构非常松散，因此可以存储比较复杂的数据类型。最大的特点是其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。
特点及功能特性
特点：高性能、易部署、易使用，存储数据非常方便
主要功能特性有：
面向集合存储，易存储对象类型的数据
模式自由
支持动态查询
支持完全索引，包含内部对象
支持查询
支持复制和故障恢复
使用高效的二进制数据存储，包括大型对象（如视频等）
自动处理碎片，以支持云计算层次的扩展性
支持Ruby，Python，Java，C++，PHP等多种语言
文件存储格式为Bson（一种Json的扩展）
可通过网络访问
优缺点
与非关系型数据库相比，MongoDB的优点：
弱一致性（最终一致），更能保证用户的访问速度
文档结构的存储方式，能够更便捷的获取数据
内置GridFS，支持大容量的存储
内置Sharding
第三方支持丰富(这是与其他的NoSQL相比，MongoDB也具有的优势)
性能优越
与非关系型数据库相比，MongoDB的缺点：
不支持事务操作
占用空间过大
没有成熟的维护工具
MongoDB复制集
复制集
MongoDB有两种复制类型：Master/Slave主从和Replica Set副本集复制，由于MongoDB的特性，主从复制架构已基本不再使用，目前比较常见的是副本集复制方式
工作特性：
至少三个，且应该为奇数个节点，可使用arbiter（仲裁者）来参与选举
复制集可实现失效自动转移（通过选举方式实现）
复制集的中特殊类型的节点：
0优先级的节点：冷备节点，不会被选举成为主节点，但可以参与选举
被隐藏的从节点：首先是一个0优先级的从节点，且对客户端不可见
延迟复制的从节点：首先是一个0优先级的从节点，且复制时间落后于主节点一个固定时长
arbiter: 仲裁者
复制集架构
实验拓扑
#系统环境：CentOS6.6
#各节点时间已同步
配置过程
安装所需软件
[root@node1 ~]# cd mongodb/
[root@node1 mongodb]# ls
mongodb-org-server-2.6.10-1.x86_64.rpm mongodb-org-tools-2.6.10-1.x86_64.rpm
mongodb-org-shell-2.6.10-1.x86_64.rpm
[root@node1 mongodb]# yum install *.rpm -y #3个包都安装#所有节点都执行以上安装操作
编辑配置文件
[root@node1 ~]# vim /etc/mongod.conf
logpath=/var/log/mongodb/mongod.log
logappend=true
fork=true
dbpath=/mongodb/data #数据位置
pidfilepath=/var/run/mongodb/mongod.pid
#bind_ip=127.0.0.1 #默认监听本机，注释掉监听所有
httpinterface=true #开放web
rest=true
replSet=testSet #复制集名，可自定义
replIndexPrefetch=_id_only同步配置文件至各节点
[root@node1 ~]# scp /etc/mongod.conf node3:/etc
root@node3's password:
mongod.conf 100% 1567 1.5KB/s 00:00
[root@node1 ~]# scp /etc/mongod.conf node4:/etc
root@node4's password:
mongod.conf 100% 1567 1.5KB/s 00:00创建数据目录
[root@node1 ~]# mkdir /mongodb/data -pv
mkdir: created directory `/mongodb'
mkdir: created directory `/mongodb/data'
[root@node1 ~]# chown -R mongod.mongod /mongodb#各节点都执行以上操作
启动服务
[root@node1 ~]# service mongod start
Starting mongod: [ OK ]
[root@node1 mongodb]# ss -tnl | grep 27017
LISTEN 0 128 *:27017 *:* #各节点启动服务，启动过程中需要初始化数据，故启动较慢
连接数据库做初始化
[root@node1 ~]# mongo
MongoDB shell version: 2.6.10
connecting to: test
Welcome to the MongoDB shell.
For interactive help, type "help".
For more comprehensive documentation, see
http://docs.mongodb.org/
Questions? Try the support group
http://groups.google.com/group/mongodb-user
> rs.initiate()
{
"info2" : "no configuration explicitly specified -- making one",
"me" : "node1.scholar.com:27017",
"info" : "Config now saved locally. Should come online in about a minute.",
"ok" : 1
}
#初始化成功，查看状态信息
> rs.status()
{
"set" : "testSet",
"date" : ISODate("2015-07-13T12:33:27Z"),
"myState" : 1,
"members" : [
{
"_id" : 0,
"name" : "node1.scholar.com:27017",
"health" : 1,
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY",
"uptime" : 1111,
"optime" : Timestamp(1436790736, 1),
"optimeDate" : ISODate("2015-07-13T12:32:16Z"),
"electionTime" : Timestamp(1436790737, 1),
"electionDate" : ISODate("2015-07-13T12:32:17Z"),
"self" : true
}
],
"ok" : 1
}
testSet:PRIMARY>
#已成为主节点
添加节点
testSet:PRIMARY> rs.add("172.16.10.125")
{ "ok" : 1 }
testSet:PRIMARY> rs.add("172.16.10.126")
{ "ok" : 1 }
#查看各节点状态
testSet:PRIMARY> rs.status()
{
"set" : "testSet",
"date" : ISODate("2015-07-13T12:41:07Z"),
"myState" : 1,
"members" : [
{
"_id" : 0,
"name" : "node1.scholar.com:27017",
"health" : 1,
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY",
"uptime" : 1571,
"optime" : Timestamp(1436791178, 1),
"optimeDate" : ISODate("2015-07-13T12:39:38Z"),
"electionTime" : Timestamp(1436790737, 1),
"electionDate" : ISODate("2015-07-13T12:32:17Z"),
"self" : true
},
{
"_id" : 1,
"name" : "172.16.10.125:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
"uptime" : 98,
"optime" : Timestamp(1436791178, 1),
"optimeDate" : ISODate("2015-07-13T12:39:38Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2015-07-13T12:41:06Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2015-07-13T12:41:05Z"),
"pingMs" : 1,
"syncingTo" : "node1.scholar.com:27017"
},
{
"_id" : 2,
"name" : "172.16.10.126:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
"uptime" : 89,
"optime" : Timestamp(1436791178, 1),
"optimeDate" : ISODate("2015-07-13T12:39:38Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2015-07-13T12:41:06Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2015-07-13T12:41:06Z"),
"pingMs" : 1,
"syncingTo" : "node1.scholar.com:27017"
}
],
"ok" : 1
}创建数据，验证是否同步
#主节点
testSet:PRIMARY> use testdb
switched to db testdb
testSet:PRIMARY> db.students.insert({name: "ZhangSan",age: "21"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })#从节点
testSet:SECONDARY> rs.slaveOk() #每个从节点首先申明从节点准备完毕才可同步
testSet:SECONDARY> use testdb
switched to db testdb
testSet:SECONDARY> show collections
students
system.indexes
testSet:SECONDARY> db.students.findOne()
{
"_id" : ObjectId("55a3b494ebcafd9edbdfce4d"),
"name" : "ZhangSan",
"age" : "21"
}#验证从节点是否可写
testSet:SECONDARY> db.classes.insert({class: "2",numstu: "50"})
WriteResult({ "writeError" : { "code" : undefined, "errmsg" : "not master" } })#由此可见，只有主节点才可写
以上便是复制集的相关配置，如果主节点故障，从节点会自动选举出新的主节点，这里就不再演示