一、NoSQL数据库安装前的准备工作

1.1 硬件与操作系统适配性评估

NoSQL数据库对硬件资源的需求与传统关系型数据库存在显著差异。以MongoDB为例，其内存管理机制要求服务器配置至少16GB物理内存以支持WiredTiger存储引擎的高效缓存。对于高并发写入场景，建议采用NVMe SSD固态硬盘，其IOPS（每秒输入输出操作）可达传统SATA SSD的5-10倍。

操作系统选择方面，Linux发行版（如Ubuntu 20.04 LTS或CentOS 8）因其内核参数可调性而成为首选。需特别注意文件系统选择：XFS在处理大文件时表现优异，而ext4在碎片整理和小文件操作上更具优势。Windows Server环境仅推荐用于开发测试，生产环境需谨慎评估。

1.2 依赖环境检查与安装

MongoDB 5.0+版本要求glibc 2.17+和libcurl 7.28.0+环境。可通过以下命令验证：

ldd --version | grep glibc
curl --version | grep libcurl

Redis 6.2+依赖gcc 9.3+编译器和tcl 8.6+环境。在CentOS系统上，需执行：

yum install -y gcc make tcl

Cassandra 4.0+要求Java 11 Runtime Environment，建议使用OpenJDK而非Oracle JDK以避免商业授权问题。安装命令：

yum install -y java-11-openjdk-devel

二、主流NoSQL数据库安装流程

2.1 MongoDB社区版安装

步骤1：添加官方仓库

wget -qO - https://www.mongodb.org/static/pgp/server-5.0.asc | sudo apt-key add -
echo "deb [ arch=amd64,arm64 ] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu $(lsb_release -sc)/mongodb-org/5.0 multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-5.0.list

步骤2：安装与启动

apt-get update
apt-get install -y mongodb-org
systemctl enable mongod
systemctl start mongod

验证安装：

mongo --eval "db.runCommand({connectionStatus: 1})"

2.2 Redis企业版部署

源码编译安装（推荐生产环境使用）

wget https://download.redis.io/releases/redis-6.2.6.tar.gz
tar xzf redis-6.2.6.tar.gz
cd redis-6.2.6
make -j$(nproc)
make install

配置系统服务：

cat > /etc/systemd/system/redis.service <<EOF
[Unit]
Description=Redis In-Memory Data Store
After=network.target
[Service]
User=redis
Group=redis
ExecStart=/usr/local/bin/redis-server /etc/redis/redis.conf
ExecStop=/usr/local/bin/redis-cli shutdown
Restart=always
[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

2.3 Cassandra集群搭建

单节点安装：

echo "deb https://downloads.apache.org/cassandra/debian 40x main" | sudo tee -a /etc/apt/sources.list.d/cassandra.sources.list
curl https://downloads.apache.org/cassandra/KEYS | sudo apt-key add -
apt-get update
apt-get install -y cassandra

多节点配置要点：

• 修改cassandra.yaml中的seed_provider参数
• 设置listen_address和rpc_address为实际IP
• 调整concurrent_reads和concurrent_writes参数（建议值为CPU核心数×8）

三、核心配置优化策略

3.1 MongoDB性能调优

存储引擎配置：

# /etc/mongod.conf
storage:
  engine: wiredTiger
  wiredTiger:
    engineConfig:
      cacheSizeGB: 12  # 建议为物理内存的50%-60%
    collectionConfig:
      blockCompressor: zlib

索引优化：

• 复合索引遵循EFO（Equality, Filter, Order）原则
• 使用explain("executionStats")分析查询计划
• 定期重建碎片化索引：

  db.collection.reIndex()

3.2 Redis持久化配置

RDB快照策略：

# redis.conf
save 900 1      # 900秒内至少1个key变更
save 300 10     # 300秒内至少10个key变更
save 60 10000   # 60秒内至少10000个key变更

AOF日志优化：

appendonly yes
appendfsync everysec  # 平衡性能与数据安全
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

3.3 Cassandra数据模型设计

分区键选择原则：

• 避免热点分区（如时间戳作为唯一分区键）
• 分区大小建议控制在100MB以内
• 使用复合分区键分散负载

一致性级别配置：

// Java驱动示例
Statement statement = new SimpleStatement("SELECT * FROM table");
statement.setConsistencyLevel(ConsistencyLevel.LOCAL_QUORUM);

四、安全配置与维护

4.1 认证授权配置

MongoDB启用SCRAM-SHA-256：

use admin
db.createUser({
  user: "adminUser",
  pwd: passwordPrompt(),  // 交互式输入密码
  roles: ["root"]
})

Redis启用TLS加密：

tls-port 6379
tls-cert-file /etc/redis/redis.crt
tls-key-file /etc/redis/redis.key
tls-ca-cert-file /etc/redis/ca.crt

4.2 监控与告警设置

MongoDB监控指标：

• wtCacheOpsWrites：写入缓存操作数
• wtCacheOpsReads：读取缓存操作数
• queueWrites：写入队列积压数

Prometheus配置示例：

scrape_configs:
  - job_name: 'mongodb'
    static_configs:
      - targets: ['localhost:9216']  # mongodb_exporter端口

五、常见问题解决方案

5.1 MongoDB启动失败排查

现象：Job for mongod.service failed
解决方案：

1. 检查日志：journalctl -u mongod -xe
2. 验证数据目录权限：chown -R mongod:mongod /var/lib/mongodb
3. 检查端口占用：netstat -tulnp | grep 27017

5.2 Redis连接拒绝处理

现象：ERROR: Connection refused
排查步骤：

1. 验证服务状态：systemctl status redis
2. 检查绑定地址：grep bind /etc/redis/redis.conf
3. 测试本地连接：redis-cli ping

5.3 Cassandra节点间通信故障

现象：UNABLE_TO_Gossip错误
解决方案：

1. 检查防火墙规则：iptables -L
2. 验证种子节点配置：grep seeds /etc/cassandra/cassandra.yaml
3. 检查时间同步：chronyc tracking

本指南系统覆盖了NoSQL数据库从环境准备到高级配置的全流程，特别针对生产环境优化提供了可量化的参数建议。实际部署时，建议结合具体业务场景进行压力测试（如使用YCSB基准测试工具），持续监控并迭代优化配置参数。对于分布式数据库，务必在非业务高峰期执行配置变更，并通过灰度发布策略降低风险。