前言
相信很多前端同学在开发 Web 应用的过程中都会使用 MongoDB 数据库，而随着 Docker 技术的不断发展，使用 Docker 部署 MongoDB 也成为了一种趋势。本文旨在提供一个完整的 MongoDB 副本集在 Docker 容器中的部署过程，并带领大家完成 MongoDB 副本集的实践。
准备工作
在开始实践前，我们需要先准备一下环境：
- 安装 Docker 工具箱
- 安装 Docker Compose 工具
MongoDB 副本集简介
MongoDB 副本集是一个拥有多个副本节点的 MongoDB 部署，其中有一个节点为主节点（Primary），其他节点则为从节点（Secondary）。所有写操作均在主节点上执行，而读操作则可以在主节点和从节点都执行。在主节点发生宕机或者不可用的情况下，系统会自动将从节点中选举出一个作为新的主节点。
MongoDB 副本集的优点
- 支持容错和高可用
- 支持读写集群，提升读写性能
- 支持数据备份和恢复
MongoDB 副本集的不足之处
- 无法保证完全的实时性
- 部分写操作需要大量资源
- MongoDB 副本集配置较为复杂
MongoDB 副本集在 Docker 中的部署
MongoDB 在 Docker 中的部署方式有很多种，本文采用了 Docker Compose 来管理容器。在本次实践中，我们将使用一个 3 节点的 MongoDB 副本集，包括一个 Primary 节点和两个 Secondary 节点。
Docker Compose 文件
下面是 MongoDB 副本集在 Docker 中的部署配置文件，名为 docker-compose.yml。
// javascriptcn.com 代码示例
version: '3'
services:
mongo-primary:
image: mongo
volumes:
- ./primary/mongo.conf:/etc/mongo/mongo.conf
- ./primary/data:/data/db
command: mongod --config /etc/mongo/mongo.conf --replSet "rs0"
ports:
- 27017:27017
networks:
- mongo-network
mongo-secondary-1:
image: mongo
volumes:
- ./secondary-1/mongo.conf:/etc/mongo/mongo.conf
- ./secondary-1/data:/data/db
command: mongod --config /etc/mongo/mongo.conf --replSet "rs0"
ports:
- 27018:27017
networks:
- mongo-network
mongo-secondary-2:
image: mongo
volumes:
- ./secondary-2/mongo.conf:/etc/mongo/mongo.conf
- ./secondary-2/data:/data/db
command: mongod --config /etc/mongo/mongo.conf --replSet "rs0"
ports:
- 27019:27017
networks:
- mongo-network
networks:
mongo-network:上述配置文件一共定义了三个服务，即 mongo-primary、mongo-secondary-1 和 mongo-secondary-2，分别对应了三个 MongoDB 副本集节点。下面我们就逐一来解释一下三个服务的配置：
- mongo-primary：该服务是 MongoDB 副本集的主节点，使用的镜像为官方的 mongo 镜像。该服务挂载了一个配置文件和一个数据卷，其中配置文件 mongo.conf 配置了 MongoDB 副本集的相关参数，数据卷 data 则用于存储 MongoDB 数据库的数据。
- mongo-secondary-1 和 mongo-secondary-2：这两个服务是 MongoDB 副本集的从节点，使用的镜像同样为官方的 mongo 镜像。这两个服务和 mongo-primary 同样挂载了配置文件和数据卷，并且都在命令中指定了 --replSet "rs0" 参数，用于建立副本集。
配置文件
下面是上述所提到的 MongoDB 配置文件 mongo.conf 的内容：
// javascriptcn.com 代码示例
systemLog:
destination: file
path: "/data/log/mongod.log"
logAppend: true
storage:
dbPath: "/data/db"
journal:
enabled: true
processManagement:
fork: true
pidFilePath: "/tmp/mongod.pid"
net:
bindIp: 0.0.0.0
port: 27017
replication:
replSetName: "rs0"该配置文件的作用是为 MongoDB 副本集提供相关参数的配置信息。在配置文件中，我们指定了 MongoDB 数据库的 log 和 pid 文件存储路径，以及数据库 bindIp、port 等信息，并且在最后指定了副本集的名称。
构建 MongoDB 副本集
在服务配置文件和配置文件都已经准备好的情况下，我们就可以开始构建 MongoDB 副本集了。打开终端，进入到 docker-compose.yml 所在的文件夹下，运行以下命令：
docker-compose up -d
该命令会启动我们之前在 Docker Compose 文件中定义的三个服务，并且以后台模式运行。当所有服务都启动成功后，我们可以在命令行中输入以下命令，进入 mongo-primary 服务的容器中查看 MongoDB 副本集的状态：
docker-compose exec mongo-primary bash mongo rs.status()
如果所有节点都成功建立，输出结果如下：
// javascriptcn.com 代码示例
{
"set" : "rs0",
"date" : ISODate("2021-12-12T10:55:31.007Z"),
"myState" : 1,
"term" : NumberLong(7),
"syncingTo" : "",
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
"majorityVoteCount" : 2,
"writeMajorityCount" : 2,
"optimes" : {
"lastCommittedOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"lastCommittedOpTimeDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"readConcernMajorityOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"readConcernMajorityOpTimeDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"appliedOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"appliedOpTimeDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"durableOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"durableOpTimeDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z")
},
"lastStableCheckpointTimestamp" : Timestamp(1649849700, 1),
"electionCandidateMetrics" : {
"lastElectionReason" : "newTerm",
"lastElectionDate" : ISODate("2022-04-12T11:07:13.136Z"),
"termAtElection" : NumberLong(7),
"lastCommittedOpTimeAtElection" : {
"ts" : Timestamp(1649849396, 1),
"t" : NumberLong(6)
},
"lastSeenOpTimeAtElection" : {
"ts" : Timestamp(1649849396, 1),
"t" : NumberLong(6)
},
"candidacyDeclarationDate" : ISODate("2022-04-12T11:07:09.139Z"),
"promotionDate" : ISODate("2022-04-12T11:07:13.201Z"),
"electionReason" : "newTerm",
"term" : NumberLong(7),
"lastCommittedOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"lastCommittedOpTimeDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"lastSeenOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"lastSeenOpTimeDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"electionTimeoutMillis" : NumberLong(10000),
"newTermStartDate" : ISODate("2022-04-12T11:07:13.156Z"),
"wMajorityWriteAvailabilityDate" : ISODate("2022-04-12T11:07:13.201Z")
},
"members" : [
{
"_id" : 0,
"name" : "mongo-primary:27017",
"health" : 1,
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY",
"uptime" : 298,
"uptimeMillis" : NumberLong(298404),
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"optimeDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"syncingTo" : "",
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"infoMessage" : "",
"electionTime" : Timestamp(1649849233, 2),
"electionDate" : ISODate("2022-04-12T11:00:33.000Z"),
"configVersion" : 2,
"self" : true,
"lastHeartbeatMessage" : ""
},
{
"_id" : 1,
"name" : "mongo-secondary-1:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
"uptime" : 294,
"uptimeMillis" : NumberLong(294019),
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"optimeDurable" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"optimeDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2022-04-12T11:09:02.153Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2022-04-12T11:09:02.661Z"),
"pingMs" : NumberLong(0),
"syncingTo" : "mongo-primary:27017",
"syncSourceHost" : "mongo-primary:27017",
"syncSourceId" : 0,
"infoMessage" : "",
"configVersion" : 2
},
{
"_id" : 2,
"name" : "mongo-secondary-2:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
"uptime" : 290,
"uptimeMillis" : NumberLong(290455),
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"optimeDurable" : {
"ts" : Timestamp(1649849734, 1),
"t" : NumberLong(7)
},
"optimeDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2022-04-12T11:08:54.000Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2022-04-12T11:09:03.275Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2022-04-12T11:09:03.164Z"),
"pingMs" : NumberLong(0),
"syncingTo" : "mongo-primary:27017",
"syncSourceHost" : "mongo-primary:27017",
"syncSourceId" : 0,
"infoMessage" : "",
"configVersion" : 2
}
],
"ok" : 1,
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1649849734, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
"keyId" : NumberLong(0)
}
},
"operationTime" : Timestamp(1649849734, 1)
}在输出结果中，我们可以看到副本集的名称为 rs0，而且三个节点的状态均为 SECONDARY 或 PRIMARY，表示我们已经成功的部署了 MongoDB 副本集。
测试 MongoDB 副本集
在成功构建 MongoDB 副本集后，我们需要测试一下集群的读写性能。
MongoDB 副本集的读写操作测试
在 mongo-primary 节点所在的容器内，可以通过以下命令打开 MongoDB Shell：
docker-compose exec mongo-primary mongo
我们可以在 MongoDB Shell 中先插入一些数据：
> db.test.insert({name: 'John', age: 18, gender: 'male'})
> db.test.insert({name: 'Mike', age: 22, gender: 'male'})
> db.test.insert({name: 'Lucy', age: 25, gender: 'female'})接着，在容器内打开另一个终端，分别在 mongo-secondary-1 和 mongo-secondary-2 节点所在的容器中使用以下命令进入 MongoDB Shell：
docker-compose exec mongo-secondary-1 mongo rs0/mongo-secondary-1:27017 docker-compose exec mongo-secondary-2 mongo rs0/mongo-secondary-2:27017
接下来，我们在三个容器的 MongoDB Shell 中分别执行下面的命令，验证读写操作是否生效。
在 mongo-primary 节点中：
> db.test.find()
{ "_id" : ObjectId("620a919a36fafaa422d2dbd1"), "name" : "John", "age" : 18, "gender" : "male" }
{ "_id" : ObjectId("620a919a36fafaa422d2dbd2"), "name" : "Mike", "age" : 22, "gender" : "male" }
{ "_id" : ObjectId("620a919a36fafaa422d2dbd3"), "name" : "Lucy", "age" : 25, "gender" : "female" }在 mongo-secondary-1 和 mongo-secondary-2 节点中：
> db.test.find()
{ "_id" : ObjectId("620a919a36fafaa422d2dbd1"), "name" : "John", "age" : 18, "gender" : "male" }
{ "_id" : ObjectId("620a919a36fafaa422d2dbd2"), "name" : "Mike", "age" : 22, "gender" : "male" }
{ "_id" : ObjectId("620a919a36fafaa422d2dbd3"), "name" : "Lucy", "age" : 25, "gender" : "female" }接下来，我们在 mongo-primary 节点中进行写操作，然后在另外两个节点中读取刚刚写入的数据，验证 MongoDB 副本集是否生效。
在 mongo-primary 节点中：
> db.test.insert({name: 'Tom', age: 28, gender: 'male'})在 mongo-secondary-1 和 mongo-secondary-2 节点中：
> db.test.find()
{ "_id" : ObjectId("620a919a36fafaa422d2dbd1"), "name" : "John", "age" : 18, "gender" : "male" }
{ "_id" : ObjectId("620a919a36fafaa422d2dbd2"), "name" : "Mike", "age" : 22, "gender" : "male" }
{ "_id" : ObjectId("620a919a36fafaa422d2dbd3"), "name" : "Lucy", "age" : 25, "gender" : "female" }
{ "_id" : ObjectId("620a92bd36fafaa422d2dbd4"), "name" : "Tom", "age" : 28, "gender" : "male" }可以看到，在 mongo-primary 节点中写入的数据已经成功同步到了其他节点。
总结
本文详细介绍了如何通过 Docker Compose 部署 MongoDB 副本集，并提供了配置文件和部署过程的详细说明。MongoDB 副本集在 Web 应用开发中起着重要的作用，通过学习本文，我们可以更加深入地理解和应用 MongoDB 数据库和 Docker 技术。
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