前言
近年来，Kubernetes 受到了越来越多云计算从业者的青睐。随着云原生时代的到来，越来越多的企业开始使用 Kubernetes 来管理他们的应用程序。Kubernetes 是一个容器编排平台，可以方便地将容器化应用程序部署到云上。而 MongoDB 作为一种流行且开源的 NoSQL 数据库，也非常适合在 Kubernetes 集群中进行部署和使用。
本文将介绍在 Kubernetes 集群中部署和使用 MongoDB 的详细过程，包括双活和单活架构的部署和使用。
MongoDB 在 Kubernetes 集群中的部署
基础设施要求
在开始部署 MongoDB 之前，需要明确你的 Kubernetes 环境是否满足以下要求：
- Kubernetes v1.12 或更高版本
- 一个工作节点（或称为 Minion）有至少 2 个 CPU 核心、8GB 内存、20GB 存储空间
- 至少两个工作节点
双活架构的部署
创建 Kubernetes 部署描述文件
下面的 YAML 文件描述了一个在 Kubernetes 集群中创建双活 MongoDB 副本集的部署。
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----------------------- -----关于文件中的一些值，我们有以下解释：
apiVersion：用于指定 YAML 文件使用的 Kubernetes API 版本。kind：指定 YAML 文件中的部署资源种类。metadata: 部署的元数据。name: 部署名称。selector: 用于标识与该 Deployment 相关联的 Pod。matchLabels: 用于关联 Pod 的标签。spec: 用于描述组成该 Deployment 的 Pod 数量、所需的存储容量、以及镜像等信息。replicas: Deployment 所需的 Pod 数量。template: Pod 的模板。containers: 容器描述。name: 容器名称。image: 容器所需镜像名称。args: 镜像执行时的参数。ports: 暴露的端口。containerPort: 容器监听的端口。volumeMounts: 挂载提供的卷。name: 提供的卷名称。mountPath: 将容器虚拟出来的路径挂载到提供的路径下。volumes: 提供的卷的列表。name: 提供的卷名称。hostPath: 挂载主机的路径。path: 指定要挂载的数据的路径。nodeSelector: 指定本次 Deployment 部署程序所要求的 worker node。
在 YAML 文件中，将 replicas 设置为 3 将创建 3 个 MongoDB Pod。这些 Pod 将运行 MongoDB 并负责数据的存储。args 选项被设置为小文件（--smallfiles）（MongoDB 省略了这个选项会启用 mmap）和复制集名称（--replSet）。
hostPath 卷是 Kubernetes 中的一种卷类型。它允许使用主机上的目录来提供存储，用于数据预加载。在 YAML 示例中，hostPath 卷将使用节点上的 /mnt/data 目录作为数据目录。
部署 MongoDB
使用 kubectl 工具执行以下命令来部署 MongoDB：
kubectl apply -f mongodb-deployment.yaml
部署双活架构
一旦 Pod 开始运行，可以使用 kubectl exec 命令对每个 Pod 输入命令。在其中一个 Pod 中执行以下命令来启动具有三个节点的副本集：
kubectl exec <pod-name> -- mongo --eval 'rs.initiate({_id: "rs0", members: [{_id: 0, host: "mongodb-deployment-0.mongodb:27017"}, {_id: 1, host: "mongodb-deployment-1.mongodb:27017"}, {_id: 2, host: "mongodb-deployment-2.mongodb:27017"}]})'执行上述命令后，MongoDB 应该自动配置副本集，并在一个 Pod 之间进行通信。
单活架构的部署
在某些情况下，部署双活副本集可能会耗费大量资源。因此，我们聚焦于部署一个单活实例，虽然它无法提供像双活实例那样的容错能力，但它提供了更好的性能和资源利用率。
创建 Kubernetes 部署描述文件
下面的 YAML 文件描述了一个在 Kubernetes 集群中创建单活 MongDB 实例的部署。
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----------------------- -----参数说明同双活架构的描述文件。
部署 MongoDB
使用 kubectl 工具执行以下命令来部署 MongoDB：
kubectl apply -f mongodb-deployment-single.yaml
部署单活架构
在 Pod 中执行以下命令来连接 MongoDB：
kubectl exec -it mongodb-deployment-single-0 -- mongo
现在，您已经可以使用 MongoDB 来存储和检索数据。
MongoDB 在 Kubernetes 集群中的使用
创建 Mongo 客户端
使用 Node.js 创建一个 Mongo 客户端。此客户端将使用 Node.js MongoDB 驱动程序，该驱动程序通常称为 mongodb。以下是一个示例。
const MongoClient = require('mongodb').MongoClient;
const client = new MongoClient("mongodb://localhost:27017");上述代码将创建一个名为 client 的新 MongoClient 对象，该对象将使用 MongoDB 的默认端口 27017 连接到本地 MongoDB 实例。这时，您可以将 client 对象传递给应用程序其它部分，以便后续使用。
连接到 MongoDB
MongoDB 驱动程序使用 connect() 方法来连接到 MongoDB 服务器。以下是一个示例：
client.connect(function(err) {
assert.equal(null, err);
console.log("Connected successfully to server");
});该示例中，调用 connect() 方法，它返回一个 Promise。在 Promise 执行完成后，我们打印 Connected successfully to server。
插入数据
在 MongoDB 中，可以使用 insertOne() 方法将单个文档插入集合中。以下是一个示例：
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-在该示例中，我们定义了一个 insertDocuments() 方法，该方法将使用 collection 对象将文档插入集合中。
请注意，当 Mongo 客户端使用 insertOne() 方法向集合中插入文档时，它将返回一个带有以下两个属性的对象，表示插入操作的结果：
result.n插入的数量。ops包含插入的文档。
查询数据
在 MongoDB 中，可以使用 find() 方法来查询集合中的文档。如果找到匹配的文档，则将返回一个游标。以下是一个查询单个文档的示例：
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-删除数据
使用 deleteOne() 方法可以删除单个匹配文档。以下是一个示例：
const deleteDocument = function(db, callback) {
const collection = db.collection('documents');
collection.deleteOne({ a : 3 }, function(err, result) {
assert.equal(err, null);
console.log("Removed the document with the field a equal to 3");
callback(result);
});
}总结
本文介绍了 MongoDB 在 Kubernetes 集群中部署和使用的过程。我们覆盖了双活和单活架构的部署。我们还提供了一个示例代码，演示如何使用 MongoDB 驱动程序来连接和操作 MongoDB 数据库。在完成本文的阅读之后，您应该可以在 Kubernetes 集群中部署和使用 MongoDB 数据库。
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