部署自托管 MongoDB 分片集群

概述

本教程创建一个新的分片集群，包含一个 mongos、一个配置服务器副本集，以及两个分片副本集。

注意事项

连通性

分片集群中的每个成员都必须能够连接其他所有成员，包括全部分片与配置服务器。确保网络和安全系统，包括所有接口与防火墙，都允许这些连接。

主机名与配置

重要：使用 DNS 主机名而不是 IP 地址，避免地址变化导致配置需要更新。配置副本集或分片集群成员时尤其重要。跨分割网络视域配置集群时，也应使用主机名。从 MongoDB 5.0 开始，仅配置 IP 地址的节点不能通过启动验证，也不会启动。

Localhost 部署

如果任何主机标识的主机名部分使用 localhost 或它的 IP 地址，集群其他 MongoDB 组件的 host 设置也必须采用相同标识。

例如，sh.addShard() 的 host 参数指定目标分片。如果这里设为 localhost，其他所有分片的 host 也必须使用 localhost。

安全性

本教程不包含配置自托管内部／成员身份验证，以及基于角色访问控制所需的步骤。

生产环境的分片集群，至少应为内部身份验证与客户端访问使用 x.509 安全机制。

开始之前

从 MongoDB 8.0 开始，可以使用 directShardOperations 角色执行需要直接向分片发送命令的维护操作。

警告：使用该角色运行命令，可能使集群无法正确工作，甚至损坏数据。仅为维护目的，或在 MongoDB 支持人员指导下使用；维护完成后，立即停止使用该角色。

创建配置服务器副本集

以下步骤部署配置服务器副本集。生产环境至少使用三个成员；测试环境可以只用一个成员。

注意：配置服务器副本集的名称不能与任何分片副本集相同。

本教程中的配置服务器成员如下：

成员	主机名
0	cfg1.example.net
1	cfg2.example.net
2	cfg3.example.net

1. 启动配置服务器副本集的各个成员

每个 mongod 都可以通过配置文件或命令行指定设置。使用配置文件时：

sharding:
  clusterRole: configsvr
replication:
  replSetName: <replica set name>
net:
  bindIp: localhost,<hostname(s)|ip address(es)>

• 将 sharding.clusterRole 设为 configsvr。
• 将 replication.replSetName 设为期望的配置服务器副本集名称。
• net.bindIp 设为主机名、IP 地址或逗号分隔列表，供远程客户端连接，包括其他配置服务器成员与分片集群成员。

警告：绑定到公开可访问的 IP 前，必须保护集群免受未授权访问。完整建议见 自托管部署安全检查清单，至少应启用身份验证并加固网络。

根据部署需要设置 storage.dbPath、net.port 等其他参数，详情见配置选项文档。启动时用 --config 指定文件路径：

mongod --config <path-to-config-file>

使用命令行时，指定 --configsvr、--replSet、--bind_ip 和其他适用选项。例如：

警告：同样，在绑定公开 IP 前，应先配置身份验证和网络保护，遵循安全检查清单。

mongod --configsvr --replSet <replica set name> --dbpath <path> --bind_ip localhost,<hostname(s)|ip address(es)>

更多启动参数见 mongod 参考文档。

2. 连接其中一个配置服务器

使用 mongosh 连接一个成员：

mongosh --host <hostname> --port <port>

3. 初始化副本集

在 mongosh 中调用 rs.initiate()。它可接受副本集配置文档，其中：

• _id 与 replication.replSetName 或 --replSet 指定的名称一致。
• 配置服务器副本集的 configsvr 为 true。
• members 数组为每个成员包含一个文档。

重要：只在该副本集的一个 mongod 实例上运行 rs.initiate()。

rs.initiate(
  {
    _id: "myReplSet",
    configsvr: true,
    members: [
      { _id : 0, host : "cfg1.example.net:27019" },
      { _id : 1, host : "cfg2.example.net:27019" },
      { _id : 2, host : "cfg3.example.net:27019" }
    ]
  }
)

更多配置文档说明见 自托管副本集配置。配置服务器副本集初始化并运行后，继续创建分片副本集。

创建分片副本集

生产环境的每个副本集至少使用三个成员，测试环境可以使用单成员副本集。

注意：分片副本集不能与配置服务器副本集同名。对每个分片分别执行以下步骤。

1. 启动分片副本集的各成员

可通过配置文件或命令行指定 mongod 设置。配置文件示例：

sharding:
    clusterRole: shardsvr
replication:
    replSetName: <replSetName>
net:
    bindIp: localhost,<ip address>

• replication.replSetName 设置为所需副本集名称。
• sharding.clusterRole 设置为 shardsvr。
• net.bindIp 指定远程客户端可连接的 IP 或逗号分隔列表，包括配置服务器及其他分片集群成员。

警告：将实例绑定到公开 IP 前，先防止未授权访问，至少启用身份验证并加固网络。详细建议见自托管部署安全检查清单。

按需添加 storage.dbPath、net.port 等参数。用 --config 指定配置文件启动：

mongod --config <path-to-config-file>

使用命令行时，指定 --replSet、--shardsvr、--bind_ip 等选项：

mongod --shardsvr --replSet <replSetname>  --dbpath <path> --bind_ip localhost,<hostname(s)|ip address(es)>

其他启动参数见 mongod 参考文档。

2. 连接一个分片副本集成员

mongosh --host <hostname> --port <port>

3. 初始化副本集

在 mongosh 中运行 rs.initiate()。可选配置文档中，_id 应与副本集名称一致，members 为每个成员包含一个文档。

下面初始化一个三成员副本集。只在其中一个 mongod 实例上执行。

rs.initiate(
  {
    _id : "myReplSet",
    members: [
      { _id : 0, host : "s1-mongo1.example.net:27018" },
      { _id : 1, host : "s1-mongo2.example.net:27018" },
      { _id : 2, host : "s1-mongo3.example.net:27018" }
    ]
  }
)

为分片集群启动 mongos

通过配置文件或命令行指定配置服务器，启动 mongos。

使用配置文件时，将 sharding.configDB 设置为配置服务器副本集名称和至少一个成员，格式为 <replSetName>/<host:port>。

警告：绑定公开 IP 前必须做好访问保护，至少启用身份验证、加固网络，并遵循自托管部署安全建议。

sharding:
  configDB: <configReplSetName>/cfg1.example.net:27019,cfg2.example.net:27019
net:
  bindIp: localhost,<hostname(s)|ip address(es)>

使用 --config 指定文件路径：

mongos --config <path-to-config>

详细信息见配置选项文档。

使用命令行时，指定 --configdb、--bind_ip 等选项。警告：同样，应先确保公开地址不会遭到未授权访问。

mongos --configdb <configReplSetName>/cfg1.example.net:27019,cfg2.example.net:27019,cfg3.example.net:27019 --bind_ip localhost,<hostname(s)|ip address(es)>

按部署需要补充其他选项。此时，集群由 mongos 和配置服务器组成，可以通过 mongosh 连接。

连接分片集群

指定 mongos 运行的主机与端口：

mongosh --host <hostname> --port <port>

连接后，继续添加分片。

向集群添加分片

在连接到 mongos 的 mongosh 会话中，使用 sh.addShard() 添加各个分片。下面添加一个分片副本集：

sh.addShard( "<replSetName>/s1-mongo1.example.net:27018,s1-mongo2.example.net:27018,s1-mongo3.example.net:27018")

重复操作，直到所有需要的分片都加入集群。

对集合进行分片

连接 mongos，并调用 sh.shardCollection()。

分片与索引：如果集合已有数据，必须先创建支持分片键的索引。空集合则由 sh.shardCollection() 自动创建索引。

MongoDB 提供两种策略：

• 哈希分片：以单个字段的哈希索引作为分片键，在集群中划分数据。

sh.shardCollection("<database>.<collection>", { <shard key field> : "hashed" } )

• 范围分片：可使用多个字段作为分片键，按分片键值将数据划分为连续范围。

sh.shardCollection("<database>.<collection>", { <shard key field> : 1, ... } )

分片键选择

分片键影响分片效率，也影响使用区域等特性的能力。选择方法见 选择分片键。

mongosh 的 convertShardKeyToHashed() 使用与哈希索引相同的函数，可查看某个键将得到的哈希值。

哈希分片键见 哈希分片的分片键；范围分片键见 分片键选择。

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原文：Deploy a Self-Managed Sharded Cluster。作者／维护者：MongoDB 文档团队。本文为原文的中文译文；代码保留原文内容。