MongoDB部署全攻略：单机、副本集与集群架构实战

一、MongoDB单机部署基础

1.1 单机模式适用场景

单机部署是MongoDB最简单的运行方式，适合以下场景：

• 开发测试环境
• 小型应用数据存储
• 学习MongoDB基础功能

1.2 安装与配置步骤

# Ubuntu安装示例
sudo apt-key adv --keyserver hkp://keyserver.ubuntu.com:80 --recv 9DA31620334BD75D9DCB49F368818C72E52529D4
echo "deb [ arch=amd64 ] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu bionic/mongodb-org/4.4 multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-4.4.list
sudo apt update
sudo apt install -y mongodb-org
# 启动服务
sudo systemctl start mongod

关键配置文件/etc/mongod.conf核心参数：

storage:
  dbPath: /var/lib/mongodb
  journal:
    enabled: true
systemLog:
  destination: file
  path: /var/log/mongodb/mongod.log
net:
  port: 27017
  bindIp: 127.0.0.1

1.3 单机模式局限性

• 无数据冗余保障
• 服务不可用时整体不可用
• 读写性能受单机限制

二、单机副本集部署方案

2.1 副本集核心价值

单机部署副本集（Single-Node Replica Set）提供：

• 数据写入持久性保障
• 符合分片集群的前置要求
• 应用层高可用编程接口

2.2 配置实战

// 1. 修改配置文件
replication:
  replSetName: "rs0"
// 2. 重启服务后初始化
rs.initiate({
  _id: "rs0",
  version: 1,
  members: [
    { _id: 0, host: "localhost:27017" }
  ]
})
// 3. 验证状态
rs.status()

2.3 典型问题处理

选举超时问题：

"errmsg" : "No primary detected for set rs0"

解决方案：

1. 检查members[n].priority配置
2. 确保oplog大小足够（建议至少1GB）
3. 验证防火墙设置

三、生产级集群部署架构

3.1 副本集集群（Replica Set）

标准三节点架构：

Primary
Secondary
Secondary/Arbiter

配置示例：

rs.initiate({
  _id: "rsProd",
  members: [
    { _id: 0, host: "mongo1:27017", priority: 3 },
    { _id: 1, host: "mongo2:27017", priority: 2 },
    { _id: 2, host: "mongo3:27017", arbiterOnly: true }
  ]
})

3.2 分片集群（Sharded Cluster）

核心组件：

• Mongos（路由）
• Config Server（配置中心）
• Shard（数据分片）

分片策略选择：
| 策略类型 | 优点 | 适用场景 |
|—————|———|—————|
| 范围分片 | 范围查询高效 | 时序数据 |
| 哈希分片 | 数据分布均匀 | 随机读写 |
| 复合分片 | 兼顾两者特性 | 混合负载 |

3.3 集群监控要点

1. Oplog窗口：rs.printReplicationInfo()
2. 分片均衡：sh.status()
3. 性能指标：
   • 操作计数器
   • 队列长度
   • 锁百分比

四、部署方案选型指南

4.1 性能对比

指标	单机	单机副本集	集群
可用性	低	中	高
扩展性	无	有限	线性
管理成本	低	中	高

4.2 决策树

是否需要高可用？
 ├─ 否 → 单机部署
  └─ 是 → 需要水平扩展？
     ├─ 否 → 副本集(3节点)
     └─ 是 → 分片集群

五、最佳实践建议

1. 开发环境：单机副本集（模拟生产行为）
2. 预发布环境：3节点副本集
3. 生产环境：
   • 数据量<1TB：副本集
   • 数据量>1TB：分片集群
4. 安全配置：
   • 启用KeyFile认证
   • 配置网络白名单
   • 定期备份验证

六、故障恢复演练

模拟主节点宕机：

# 在主节点执行
db.adminCommand({shutdown: 1, force: true})
# 观察选举过程（应30秒内完成）
rs.status() | grep stateStr

数据恢复流程：

1. 从最新secondary节点获取oplog
2. 使用mongorestore --oplogReplay
3. 验证数据一致性

通过本文的部署方案和实战示例，开发者可以构建从开发到生产全生命周期的MongoDB数据服务，在保证数据可靠性的同时满足不同规模的业务需求。