MongoDB服务如何配置

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。

介绍

想在笔记本电脑上尝试 MongoDB？只需执行一个命令，你就会有一个轻量级的、独立的沙箱。完成后可以删除你所做的所有痕迹。

想在多个环境中使用相同的程序栈application stack副本？构建你自己的容器镜像，让你的开发、测试、运维和支持团队使用相同的环境克隆。

容器正在彻底改变整个软件生命周期：从最早的技术性实验和概念证明，贯穿了开发、测试、部署和支持。

编排工具用来管理如何创建、升级多个容器，并使之高可用。编排还控制容器如何连接，以从多个微服务容器构建复杂的应用程序。

丰富的功能、简单的工具和强大的 API 使容器和编排功能成为 DevOps 团队的首选，将其集成到连续集成（CI） 和连续交付 （CD） 的工作流程中。

这篇文章探讨了在容器中运行和编排 MongoDB 时遇到的额外挑战，并说明了如何克服这些挑战。

MongoDB 的注意事项

使用容器和编排运行 MongoDB 有一些额外的注意事项：

MongoDB 数据库节点是有状态的。如果容器发生故障并被重新编排，数据则会丢失（能够从副本集的其他节点恢复，但这需要时间），这是不合需要的。为了解决这个问题，可以使用诸如 Kubernetes 中的数据卷volume 抽象等功能来将容器中临时的 MongoDB 数据目录映射到持久位置，以便数据在容器故障和重新编排过程中存留。一个副本集中的 MongoDB 数据库节点必须能够相互通信 – 包括重新编排后。副本集中的所有节点必须知道其所有对等节点的地址，但是当重新编排容器时，可能会使用不同的 IP 地址重新启动。例如，Kubernetes Pod 中的所有容器共享一个 IP 地址，当重新编排 pod 时，IP 地址会发生变化。使用 Kubernetes，可以通过将 Kubernetes 服务与每个 MongoDB 节点相关联来处理，该节点使用 Kubernetes DNS 服务提供“主机名”，以保持服务在重新编排中保持不变。一旦每个单独的 MongoDB 节点运行起来（每个都在自己的容器中），则必须初始化副本集，并添加每个节点到其中。这可能需要在编排工具之外提供一些额外的处理。具体来说，必须使用目标副本集中的一个 MongoDB 节点来执行 rs.initiate 和 rs.add 命令。如果编排框架提供了容器的自动化重新编排（如 Kubernetes），那么这将增加 MongoDB 的弹性，因为这可以自动重新创建失败的副本集成员，从而在没有人为干预的情况下恢复完全的冗余级别。应该注意的是，虽然编排框架可能监控容器的状态，但是不太可能监视容器内运行的应用程序或备份其数据。这意味着使用 MongoDB Enterprise Advanced 和 MongoDB Professional 中包含的 MongoDB Cloud Manager 等强大的监控和备份解决方案非常重要。可以考虑创建自己的镜像，其中包含你首选的 MongoDB 版本和 MongoDB Automation Agent。

使用 Docker 和 Kubernetes 实现 MongoDB 副本集

如上节所述，分布式数据库（如 MongoDB）在使用编排框架（如 Kubernetes）进行部署时，需要稍加注意。本节将介绍详细介绍如何实现。

我们首先在单个 Kubernetes 集群中创建整个 MongoDB 副本集（通常在一个数据中心内，这显然不能提供地理冗余）。实际上，很少有必要改变成跨多个集群运行，这些步骤将在后面描述。

副本集的每个成员将作为自己的 pod 运行，并提供一个公开 IP 地址和端口的服务。这个“固定”的 IP 地址非常重要，因为外部应用程序和其他副本集成员都可以依赖于它在重新编排 pod 的情况下保持不变。

下图说明了其中一个 pod 以及相关的复制控制器和服务。

图 1：MongoDB 副本集成员被配置为 Kubernetes Pod 并作为服务公开图 1：MongoDB 副本集成员被配置为 Kubernetes Pod 并作为服务公开逐步介绍该配置中描述的资源：

从核心开始，有一个名为 mongo-node1 的容器。mongo-node1 包含一个名为 mongo 的镜像，这是一个在 Docker Hub 上托管的一个公开可用的 MongoDB 容器镜像。容器在集群中暴露端口 27107。Kubernetes 的数据卷功能用于将连接器中的 /data/db 目录映射到名为 mongo-persistent-storage1 的永久存储上，这又被映射到在 Google Cloud 中创建的名为 mongodb-disk1 的磁盘中。这是 MongoDB 存储其数据的地方，这样它可以在容器重新编排后保留。容器保存在一个 pod 中，该 pod 中有标签命名为 mongo-node，并提供一个名为 rod 的（任意）示例。配置 mongo-node1 复制控制器以确保 mongo-node1 pod 的单个实例始终运行。名为 mongo-svc-a 的 负载均衡 服务给外部开放了一个 IP 地址以及 27017 端口，它被映射到容器相同的端口号上。该服务使用选择器来匹配 pod 标签来确定正确的 pod。外部 IP 地址和端口将用于应用程序以及副本集成员之间的通信。每个容器也有本地 IP 地址，但是当容器移动或重新启动时，这些 IP 地址会变化，因此不会用于副本集。下一个图显示了副本集的第二个成员的配置。

图 2：第二个 MongoDB 副本集成员配置为 Kubernetes Pod图 2：第二个 MongoDB 副本集成员配置为 Kubernetes Pod90％ 的配置是一样的，只有这些变化：

磁盘和卷名必须是唯一的，因此使用的是 mongodb-disk2 和 mongo-persistent-storage2Pod 被分配了一个 instance: jane 和 name: mongo-node2 的标签，以便新的服务可以使用选择器与图 1 所示的 rod Pod 相区分。复制控制器命名为 mongo-rc2该服务名为mongo-svc-b，并获得了一个唯一的外部 IP 地址（在这种情况下，Kubernetes 分配了 104.1.4.5）第三个副本成员的配置遵循相同的模式，下图展示了完整的副本集：

图 3：配置为 Kubernetes 服务的完整副本集成员图 3：配置为 Kubernetes 服务的完整副本集成员请注意，即使在三个或更多节点的 Kubernetes 群集上运行图 3 所示的配置，Kubernetes 可能（并且经常会）在同一主机上编排两个或多个 MongoDB 副本集成员。这是因为 Kubernetes 将三个 pod 视为属于三个独立的服务。

为了在区域内增加冗余，可以创建一个附加的 headless 服务。新服务不向外界提供任何功能（甚至不会有 IP 地址），但是它可以让 Kubernetes 通知三个 MongoDB pod 形成一个服务，所以 Kubernetes 会尝试在不同的节点上编排它们。

图 4：避免同一 MongoDB 副本集成员的 Headless 服务图 4：避免同一 MongoDB 副本集成员的 Headless 服务配置和启动 MongoDB 副本集所需的实际配置文件和命令可以在白皮书《启用微服务：阐述容器和编排》中找到。特别的是，需要一些本文中描述的特殊步骤来将三个 MongoDB 实例组合成具备功能的、健壮的副本集。

多个可用区 MongoDB 副本集

上面创建的副本集存在风险，因为所有内容都在相同的 GCE 集群中运行，因此都在相同的可用区availability zone中。如果有一个重大事件使可用区离线，那么 MongoDB 副本集将不可用。如果需要地理冗余，则三个 pod 应该在三个不同的可用区或地区中运行。

令人惊奇的是，为了创建在三个区域之间分割的类似的副本集（需要三个集群），几乎不需要改变。每个集群都需要自己的 Kubernetes YAML 文件，该文件仅为该副本集中的一个成员定义了 pod、复制控制器和服务。那么为每个区域创建一个集群，永久存储和 MongoDB 节点是一件很简单的事情。

图 5：在多个可用区域上运行的副本集图 5：在多个可用区域上运行的副本集下一步要了解有关容器和编排的更多信息 – 所涉及的技术和所提供的业务优势 – 请阅读白皮书《启用微服务：阐述容器和编排》。该文件提供了获取本文中描述的副本集，并在 Google Container Engine 中的 Docker 和 Kubernetes 上运行的完整的说明。