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从零开始： MongoDB 原理到实践一站式解决

时间：2024-11-08 20:20:13浏览次数：6  
标签：kubectl name 一站式 -- MongoDB db yaml 从零开始 mongodb

文档帮你翻译好了，让你一站式上手MongoDB

MongoDB 的设计理念和基本架构：

  1. MongoDB 是什么？
简单理解：
- 一个存储数据的数据库
- 数据格式像 JSON
- 不需要固定的表结构
- 容易扩展和维护

类比：
- 传统数据库像精心设计的档案柜
- MongoDB 像自由组合的收纳盒
  1. 核心概念对比
MySQL            MongoDB
数据库(Database) 数据库(Database)
表(Table)        集合(Collection)
行(Row)          文档(Document)
列(Column)       字段(Field)

例如：
MySQL:
| id | name  | age |
| 1  | 张三   | 20  |

MongoDB:
{
    "_id": 1,
    "name": "张三",
    "age": 20
}
  1. 基本架构
客户端层：
- 应用程序
- MongoDB Shell
- 管理工具

服务器层：
- mongod (数据库服务)
- mongos (路由服务，分片时使用)

存储层：
- 数据文件
- 索引文件
  1. 数据存储示例
// 创建/选择数据库
use mydb

// 插入数据
db.users.insertOne({
    name: "张三",
    age: 20,
    hobbies: ["读书", "运动"],
    address: {
        city: "北京",
        street: "朝阳路"
    }
})
  1. 基本操作
// 查找
db.users.find({name: "张三"})

// 更新
db.users.updateOne(
    {name: "张三"},
    {$set: {age: 21}}
)

// 删除
db.users.deleteOne({name: "张三"})
  1. 特点优势
灵活性：
- 不需要预定义结构
- 可以随时添加字段
- 支持复杂数据类型

扩展性：
- 容易水平扩展
- 支持大数据量
- 高性能读写

易用性：
- 直观的数据格式
- 简单的查询语法
- 丰富的功能支持
  1. 适用场景
适合：
- 需求经常变化的项目
- 数据结构不固定
- 大数据量应用
- 快速开发原型

不太适合：
- 需要复杂事务
- 强关系型数据
- 需要联表查询多的场景
  1. 简单示例应用
// 博客文章存储
{
    "_id": ObjectId("..."),
    "title": "MongoDB入门",
    "content": "MongoDB是一个文档数据库...",
    "author": {
        "name": "张三",
        "email": "[email protected]"
    },
    "tags": ["数据库", "NoSQL"],
    "comments": [
        {
            "user": "李四",
            "content": "写得很好"
        }
    ]
}
  1. 基本工具
命令行工具：
- mongo shell (交互式命令行)
- mongosh (新版命令行工具)

图形界面：
- MongoDB Compass (官方工具)
- Studio 3T (第三方工具)
  1. 简单部署
# 启动服务器
mongod --dbpath /data/db

# 连接数据库
mongo

# 检查状态
db.serverStatus()
  1. 常用概念
文档(Document)：
- MongoDB 中的基本数据单元
- 类似 JSON 格式

集合(Collection)：
- 文档的集合
- 类似关系数据库的表

数据库(Database)：
- 集合的集合
- 独立的命名空间

全面解析

  1. 基本概念
// 数据结构层级
database → collection → document → field

// 文档示例
{
   _id: ObjectId("5099803df3f4948bd2f98391"),
   name: "张三",
   age: 20,
   address: {
       city: "北京",
       street: "朝阳路"
   },
   hobbies: ["读书", "音乐"]
}
  1. CRUD操作
// 创建
db.users.insertOne({
    name: "张三",
    age: 20
})

// 查询
db.users.find({
    age: {$gt: 18}
}).sort({name: 1})

// 更新
db.users.updateOne(
    {name: "张三"},
    {$set: {age: 21}}
)

// 删除
db.users.deleteOne({
    name: "张三"
})
  1. 索引管理
// 创建索引
db.users.createIndex({name: 1})  // 升序
db.users.createIndex({age: -1})  // 降序

// 复合索引
db.users.createIndex({name: 1, age: -1})

// 唯一索引
db.users.createIndex(
    {email: 1}, 
    {unique: true}
)

// 查看索引
db.users.getIndexes()
  1. 聚合操作
db.orders.aggregate([
    // 过滤
    {$match: {status: "completed"}},
    
    // 分组
    {$group: {
        _id: "$userId",
        total: {$sum: "$amount"},
        count: {$sum: 1}
    }},
    
    // 排序
    {$sort: {total: -1}},
    
    // 限制
    {$limit: 10}
])
  1. 数据模型设计
// 1. 内嵌文档(一对一)
{
    _id: 1,
    item: "xyz",
    specs: {
        color: "red",
        size: 10
    }
}

// 2. 数组引用(一对多)
{
    _id: 1,
    item: "xyz",
    tags: ["A", "B", "C"]
}

// 3. 引用关系(多对多)
{
    _id: 1,
    name: "张三",
    friends: [ObjectId("..."), ObjectId("...")]
}
  1. 事务支持
// 开启事务
session.startTransaction()

try {
    db.accounts.updateOne(
        {_id: fromId},
        {$inc: {balance: -100}}
    )
    
    db.accounts.updateOne(
        {_id: toId},
        {$inc: {balance: 100}}
    )
    
    session.commitTransaction()
} catch (error) {
    session.abortTransaction()
}
  1. 分片集群
// 分片配置
sh.enableSharding("mydb")
sh.shardCollection("mydb.users", {_id: "hashed"})

// 分片键选择
{
    // 范围分片
    sh.shardCollection("mydb.logs", {timestamp: 1})
    
    // 哈希分片
    sh.shardCollection("mydb.users", {userId: "hashed"})
}
  1. 副本集配置
// 初始化副本集
rs.initiate({
    _id: "rs0",
    members: [
        {_id: 0, host: "mongodb0.example.net:27017"},
        {_id: 1, host: "mongodb1.example.net:27017"},
        {_id: 2, host: "mongodb2.example.net:27017"}
    ]
})

// 查看状态
rs.status()
  1. 性能优化
// 1. 索引优化
db.users.explain("executionStats").find({age: {$gt: 20}})

// 2. 查询优化
db.users.find({age: {$gt: 20}}).hint({age: 1})

// 3. 投影优化
db.users.find({}, {name: 1, age: 1})
  1. 监控和诊断
// 系统状态
db.serverStatus()

// 性能统计
db.stats()

// 慢查询分析
db.setProfilingLevel(1, {slowms: 100})
db.system.profile.find()
  1. 安全配置
// 创建用户
db.createUser({
    user: "admin",
    pwd: "password",
    roles: ["root"]
})

// 启用认证
mongod --auth

// 角色管理
db.grantRolesToUser("admin", ["readWrite"])
  1. 备份恢复
# 备份
mongodump --db mydb --out /backup

# 恢复
mongorestore --db mydb /backup/mydb

# 导出集合
mongoexport --db mydb --collection users --out users.json

# 导入集合
mongoimport --db mydb --collection users --file users.json
  1. Java集成示例
@Document(collection = "users")
public class User {
    @Id
    private String id;
    private String name;
    private Integer age;
    
    @DBRef
    private List<Order> orders;
}

@Repository
public interface UserRepository 
    extends MongoRepository<User, String> {
    
    List<User> findByAgeBetween(int start, int end);
    
    @Query("{'name': ?0}")
    User findByCustomQuery(String name);
}
  1. 地理空间索引和查询
// 创建2d索引
db.places.createIndex({location: "2d"})

// 创建2dsphere索引
db.places.createIndex({location: "2dsphere"})

// 近距离查询
db.places.find({
    location: {
        $near: {
            $geometry: {
                type: "Point",
                coordinates: [longitude, latitude]
            },
            $maxDistance: 1000  // 米
        }
    }
})

// 区域查询
db.places.find({
    location: {
        $geoWithin: {
            $geometry: {
                type: "Polygon",
                coordinates: [[[lng1,lat1], [lng2,lat2], ...]]
            }
        }
    }
})
  1. 全文搜索
// 创建文本索引
db.articles.createIndex({
    title: "text",
    content: "text"
})

// 全文搜索
db.articles.find({
    $text: {
        $search: "mongodb nosql",
        $language: "english"
    }
})

// 相关度排序
db.articles.find(
    {$text: {$search: "mongodb"}},
    {score: {$meta: "textScore"}}
).sort({score: {$meta: "textScore"}})
  1. Change Streams
// 监听集合变更
const changeStream = db.collection('users').watch();

changeStream.on('change', (change) => {
    console.log(change); // 插入、更新、删除事件
});

// 带过滤器的变更流
const pipeline = [
    {$match: {'fullDocument.status': 'active'}}
];
const filteredStream = db.collection('users').watch(pipeline);
  1. 数据压缩和存储
// 创建带压缩的集合
db.createCollection("logs", {
    storageEngine: {
        wiredTiger: {
            configString: "block_compressor=zlib"
        }
    }
})

// 查看存储统计
db.collection.stats()

// 压缩比例
db.serverStatus().wiredTiger.block-manager
  1. GridFS文件存储
// 存储文件
const bucket = new GridFSBucket(db);
fs.createReadStream('video.mp4')
  .pipe(bucket.openUploadStream('video.mp4'));

// 读取文件
bucket.openDownloadStreamByName('video.mp4')
  .pipe(fs.createWriteStream('video-copy.mp4'));

// 查找文件
db.fs.files.find({filename: 'video.mp4'})
  1. 时序数据处理
// 创建时序集合
db.createCollection("metrics", {
    timeseries: {
        timeField: "timestamp",
        metaField: "metadata",
        granularity: "hours"
    }
})

// 插入数据
db.metrics.insertOne({
    timestamp: new Date(),
    metadata: {sensor: "A1"},
    value: 42
})

// 时序聚合
db.metrics.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: {
                sensor: "$metadata.sensor",
                hour: {$hour: "$timestamp"}
            },
            avgValue: {$avg: "$value"}
        }
    }
])
  1. 高级聚合操作
// 聚合管道阶段
db.orders.aggregate([
    // $lookup (JOIN)
    {
        $lookup: {
            from: "users",
            localField: "userId",
            foreignField: "_id",
            as: "userInfo"
        }
    },
    
    // $unwind (展开数组)
    {$unwind: "$userInfo"},
    
    // $project (投影)
    {
        $project: {
            orderNo: 1,
            userName: "$userInfo.name",
            total: {$multiply: ["$quantity", "$price"]}
        }
    },
    
    // $facet (多面分析)
    {
        $facet: {
            "byCategory": [{$group: {_id: "$category"}}],
            "byStatus": [{$group: {_id: "$status"}}]
        }
    }
])
  1. 分布式锁实现
// 获取锁
function acquireLock(lockName, timeout) {
    return db.locks.findOneAndUpdate(
        {
            _id: lockName,
            lockedAt: {$lt: new Date(Date.now() - timeout)}
        },
        {
            $set: {
                lockedAt: new Date(),
                owner: process.pid
            }
        },
        {upsert: true}
    );
}

// 释放锁
function releaseLock(lockName) {
    return db.locks.deleteOne({
        _id: lockName,
        owner: process.pid
    });
}
  1. 性能诊断工具
// 执行计划分析
db.users.explain("executionStats").find({
    age: {$gt: 20},
    city: "Beijing"
})

// 索引使用情况
db.users.aggregate([
    {$indexStats: {}}
])

// 慢查询分析
db.setProfilingLevel(2)
db.system.profile.find().sort({millis:-1})
  1. 运维管理脚本
// 监控脚本
function monitorDB() {
    const stats = db.serverStatus();
    const metrics = {
        connections: stats.connections.current,
        opcounters: stats.opcounters,
        memory: stats.mem,
        replication: rs.status()
    };
    db.monitoring.insertOne({
        timestamp: new Date(),
        metrics: metrics
    });
}

// 清理脚本
function cleanup() {
    const thirtyDaysAgo = new Date(Date.now() - 30 * 24 * 60 * 60 * 1000);
    db.logs.deleteMany({
        createdAt: {$lt: thirtyDaysAgo}
    });
}

关键建议：

  1. 合理使用高级特性
  2. 注意性能影响
  3. 做好监控和维护
  4. 定期优化和清理
  5. 保证数据安全性

MongoDB的这些高级特性能够帮助：

  • 处理复杂业务需求
  • 提升系统性能
  • 简化运维管理
  • 保障数据安全

如何部署运维mongodb

这是我写的一个完整的MongoDB安装配置运维脚本（原生裸机）：

  1. 下载安装脚本(install_mongodb.sh)
#!/bin/bash

# 变量定义
MONGODB_VERSION="6.0"
INSTALL_DIR="/opt/mongodb"
DATA_DIR="/data/mongodb"
LOG_DIR="/var/log/mongodb"
CONFIG_DIR="/etc/mongodb"

# 创建用户和目录
create_dirs() {
    echo "Creating mongodb user and directories..."
    useradd -r -s /sbin/nologin mongodb
    
    mkdir -p $INSTALL_DIR
    mkdir -p $DATA_DIR
    mkdir -p $LOG_DIR
    mkdir -p $CONFIG_DIR
    
    chown -R mongodb:mongodb $DATA_DIR
    chown -R mongodb:mongodb $LOG_DIR
}

# 下载并安装MongoDB
install_mongodb() {
    echo "Installing MongoDB..."
    
    # CentOS/RHEL
    if [ -f /etc/redhat-release ]; then
        cat > /etc/yum.repos.d/mongodb-org.repo <<EOF
[mongodb-org-${MONGODB_VERSION}]
name=MongoDB Repository
baseurl=https://repo.mongodb.org/yum/redhat/\$releasever/mongodb-org/${MONGODB_VERSION}/x86_64/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://www.mongodb.org/static/pgp/server-${MONGODB_VERSION}.asc
EOF
        yum install -y mongodb-org
    
    # Ubuntu
    elif [ -f /etc/lsb-release ]; then
        wget -qO - https://www.mongodb.org/static/pgp/server-${MONGODB_VERSION}.asc | sudo apt-key add -
        echo "deb [ arch=amd64,arm64 ] https://repo.mongodb.org/apt/ubuntu focal/mongodb-org/${MONGODB_VERSION} multiverse" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/mongodb-org-${MONGODB_VERSION}.list
        apt-get update
        apt-get install -y mongodb-org
    fi
}
  1. 配置文件(mongodb.conf)
# 创建配置文件
create_config() {
    cat > $CONFIG_DIR/mongodb.conf <<EOF
# 系统配置
systemLog:
    destination: file
    path: ${LOG_DIR}/mongod.log
    logAppend: true

# 存储配置
storage:
    dbPath: ${DATA_DIR}
    journal:
        enabled: true
    engine: wiredTiger
    wiredTiger:
        engineConfig:
            cacheSizeGB: 1

# 进程控制
processManagement:
    fork: true
    pidFilePath: /var/run/mongodb/mongod.pid

# 网络配置
net:
    port: 27017
    bindIp: 127.0.0.1

# 安全配置
security:
    authorization: enabled
EOF
}
  1. 系统服务配置(mongodb.service)
# 创建系统服务
create_service() {
    cat > /etc/systemd/system/mongodb.service <<EOF
[Unit]
Description=MongoDB Database Server
Documentation=https://docs.mongodb.org/manual
After=network.target

[Service]
User=mongodb
Group=mongodb
ExecStart=/usr/bin/mongod --config ${CONFIG_DIR}/mongodb.conf
ExecStop=/usr/bin/mongod --config ${CONFIG_DIR}/mongodb.conf --shutdown
PIDFile=/var/run/mongodb/mongod.pid
Type=forking

[Install]
WantedBy=multi-user.target
EOF

    systemctl daemon-reload
}
  1. 初始化脚本(init_mongodb.js)
// 创建管理员用户
create_admin_user() {
    cat > init_mongodb.js <<EOF
db.createUser({
    user: "admin",
    pwd: "your_password_here",
    roles: ["root"]
})
EOF

    mongosh admin init_mongodb.js
}
  1. 监控脚本(monitor_mongodb.sh)
#!/bin/bash

# 监控MongoDB状态
monitor_mongodb() {
    # 检查进程
    if ! pgrep mongod > /dev/null; then
        echo "MongoDB is not running!"
        exit 1
    }
    
    # 检查连接数
    connections=$(mongosh admin --eval "db.serverStatus().connections.current" --quiet)
    echo "Current connections: $connections"
    
    # 检查存储空间
    disk_usage=$(du -sh $DATA_DIR)
    echo "Disk usage: $disk_usage"
    
    # 检查日志错误
    errors=$(tail -n 1000 $LOG_DIR/mongod.log | grep -i "error" | wc -l)
    echo "Error count in recent logs: $errors"
}
  1. 备份脚本(backup_mongodb.sh)
#!/bin/bash

# 备份配置
BACKUP_DIR="/backup/mongodb"
RETENTION_DAYS=7

# 执行备份
backup_mongodb() {
    DATE=$(date +%Y%m%d)
    BACKUP_PATH="${BACKUP_DIR}/${DATE}"
    
    # 创建备份目录
    mkdir -p $BACKUP_PATH
    
    # 执行备份
    mongodump --out $BACKUP_PATH
    
    # 压缩备份
    cd $BACKUP_DIR
    tar czf "${DATE}.tar.gz" $DATE
    rm -rf $DATE
    
    # 删除旧备份
    find $BACKUP_DIR -name "*.tar.gz" -mtime +$RETENTION_DAYS -delete
}
  1. 主函数(main)
main() {
    # 检查是否为root用户
    if [ "$EUID" -ne 0 ]; then 
        echo "Please run as root"
        exit 1
    }
    
    # 执行安装步骤
    create_dirs
    install_mongodb
    create_config
    create_service
    
    # 启动服务
    systemctl start mongodb
    systemctl enable mongodb
    
    # 创建管理员用户
    create_admin_user
    
    echo "MongoDB installation completed!"
}

# 执行主函数
main
  1. 使用说明
# 安装
chmod +x install_mongodb.sh
./install_mongodb.sh

# 监控
chmod +x monitor_mongodb.sh
./monitor_mongodb.sh

# 备份
chmod +x backup_mongodb.sh
./backup_mongodb.sh
  1. 常用维护命令
# 启动服务
systemctl start mongodb

# 停止服务
systemctl stop mongodb

# 重启服务
systemctl restart mongodb

# 查看状态
systemctl status mongodb

# 查看日志
tail -f /var/log/mongodb/mongod.log
  1. 注意事项
# 安全配置
- 修改默认端口
- 设置强密码
- 限制网络访问
- 定期更新版本

# 性能优化
- 适当配置缓存大小
- 监控系统资源
- 定期清理日志
- 优化索引使用

# 运维建议
- 定期备份数据
- 监控系统状态
- 及时处理告警
- 保持日志清晰

使用这些脚本可以：

  1. 快速部署MongoDB
  2. 自动化日常维护
  3. 保障系统安全
  4. 简化运维工作

让我提供一个完整的MongoDB在K8s上的部署配置和运维方案：

  1. 命名空间配置(namespace.yaml)
apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: mongodb
  1. 配置文件(configmap.yaml)
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mongodb-config
  namespace: mongodb
data:
  mongod.conf: |
    storage:
      dbPath: /data/db
      journal:
        enabled: true
    systemLog:
      destination: file
      path: /var/log/mongodb/mongod.log
      logAppend: true
    net:
      port: 27017
      bindIp: 0.0.0.0
    replication:
      replSetName: "rs0"
    security:
      authorization: enabled
  1. 密钥配置(secret.yaml)
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:
  name: mongodb-secret
  namespace: mongodb
type: Opaque
data:
  # echo -n 'admin' | base64
  MONGO_ROOT_USERNAME: YWRtaW4=
  # echo -n 'password' | base64
  MONGO_ROOT_PASSWORD: cGFzc3dvcmQ=
  1. 持久化存储(pvc.yaml)
apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: mongodb-data
  namespace: mongodb
spec:
  accessModes:
    - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 10Gi
  storageClassName: standard
  1. StatefulSet配置(statefulset.yaml)
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
  namespace: mongodb
spec:
  serviceName: mongodb
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  template:
    metadata:
      labels:
        app: mongodb
    spec:
      containers:
      - name: mongodb
        image: mongo:6.0
        ports:
        - containerPort: 27017
        env:
        - name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mongodb-secret
              key: MONGO_ROOT_USERNAME
        - name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mongodb-secret
              key: MONGO_ROOT_PASSWORD
        volumeMounts:
        - name: mongodb-data
          mountPath: /data/db
        - name: mongodb-config
          mountPath: /etc/mongo
        resources:
          requests:
            memory: "1Gi"
            cpu: "0.5"
          limits:
            memory: "2Gi"
            cpu: "1"
        livenessProbe:
          exec:
            command:
            - mongo
            - --eval
            - "db.adminCommand('ping')"
          initialDelaySeconds: 30
          periodSeconds: 10
        readinessProbe:
          exec:
            command:
            - mongo
            - --eval
            - "db.adminCommand('ping')"
          initialDelaySeconds: 5
          periodSeconds: 10
      volumes:
      - name: mongodb-config
        configMap:
          name: mongodb-config
  1. 服务配置(service.yaml)
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: mongodb
  namespace: mongodb
spec:
  selector:
    app: mongodb
  ports:
  - port: 27017
    targetPort: 27017
  clusterIP: None
  1. 初始化脚本(init-configmap.yaml)
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: mongo-init
  namespace: mongodb
data:
  init.js: |
    rs.initiate({
      _id: "rs0",
      members: [
        { _id: 0, host: "mongodb-0.mongodb:27017" },
        { _id: 1, host: "mongodb-1.mongodb:27017" },
        { _id: 2, host: "mongodb-2.mongodb:27017" }
      ]
    })
  1. 监控配置(servicemonitor.yaml)
apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: ServiceMonitor
metadata:
  name: mongodb-monitor
  namespace: mongodb
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  endpoints:
  - port: mongodb
    interval: 30s
  1. 部署脚本(deploy.sh)
#!/bin/bash

# 创建命名空间和基础资源
kubectl apply -f namespace.yaml
kubectl apply -f configmap.yaml
kubectl apply -f secret.yaml
kubectl apply -f pvc.yaml

# 部署MongoDB
kubectl apply -f statefulset.yaml
kubectl apply -f service.yaml

# 等待Pod就绪
kubectl wait --for=condition=ready pod -l app=mongodb -n mongodb --timeout=300s

# 初始化复制集
kubectl apply -f init-configmap.yaml
kubectl exec -it mongodb-0 -n mongodb -- mongo --eval "$(cat init.js)"

# 部署监控
kubectl apply -f servicemonitor.yaml
  1. 备份脚本(backup-cronjob.yaml)
apiVersion: batch/v1beta1
kind: CronJob
metadata:
  name: mongodb-backup
  namespace: mongodb
spec:
  schedule: "0 2 * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: backup
            image: mongo:6.0
            command:
            - /bin/sh
            - -c
            - |
              mongodump --host=mongodb-0.mongodb \
                --username=$MONGO_ROOT_USERNAME \
                --password=$MONGO_ROOT_PASSWORD \
                --out=/backup/$(date +%Y%m%d)
            env:
            - name: MONGO_ROOT_USERNAME
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: mongodb-secret
                  key: MONGO_ROOT_USERNAME
            - name: MONGO_ROOT_PASSWORD
              valueFrom:
                secretKeyRef:
                  name: mongodb-secret
                  key: MONGO_ROOT_PASSWORD
            volumeMounts:
            - name: backup
              mountPath: /backup
          volumes:
          - name: backup
            persistentVolumeClaim:
              claimName: mongodb-backup
          restartPolicy: OnFailure
  1. HPA配置(hpa.yaml)
apiVersion: autoscaling/v2
kind: HorizontalPodAutoscaler
metadata:
  name: mongodb-hpa
  namespace: mongodb
spec:
  scaleTargetRef:
    apiVersion: apps/v1
    kind: StatefulSet
    name: mongodb
  minReplicas: 3
  maxReplicas: 5
  metrics:
  - type: Resource
    resource:
      name: cpu
      target:
        type: Utilization
        averageUtilization: 80
  1. 运维命令示例
# 查看Pod状态
kubectl get pods -n mongodb

# 查看日志
kubectl logs -f mongodb-0 -n mongodb

# 进入容器
kubectl exec -it mongodb-0 -n mongodb -- bash

# 扩展副本
kubectl scale statefulset mongodb -n mongodb --replicas=5

# 查看监控
kubectl port-forward svc/prometheus-operated -n monitoring 9090:9090

使用说明：
部署前准备: 确保有可用的K8s集群; 安装Helm (如果需要);配置存储类;准备镜像仓库

  1. 部署步骤
# 部署基础设施
kubectl apply -f namespace.yaml
kubectl apply -f configmap.yaml
kubectl apply -f secret.yaml
kubectl apply -f pvc.yaml

# 部署MongoDB
kubectl apply -f statefulset.yaml
kubectl apply -f service.yaml

# 初始化复制集
kubectl apply -f init-configmap.yaml

# 部署监控和备份
kubectl apply -f servicemonitor.yaml
kubectl apply -f backup-cronjob.yaml
kubectl apply -f hpa.yaml
  1. 故障恢复(recovery-job.yaml)
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: mongodb-recovery
  namespace: mongodb
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: recovery
        image: mongo:6.0
        command:
        - /bin/sh
        - -c
        - |
          mongorestore --host=mongodb-0.mongodb \
            --username=$MONGO_ROOT_USERNAME \
            --password=$MONGO_ROOT_PASSWORD \
            --dir=/backup/latest
        env:
        - name: MONGO_ROOT_USERNAME
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mongodb-secret
              key: MONGO_ROOT_USERNAME
        - name: MONGO_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mongodb-secret
              key: MONGO_ROOT_PASSWORD
        volumeMounts:
        - name: backup
          mountPath: /backup
      volumes:
      - name: backup
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mongodb-backup
      restartPolicy: OnFailure
  1. 网络策略(network-policy.yaml)
apiVersion: networking.k8s.io/v1
kind: NetworkPolicy
metadata:
  name: mongodb-network-policy
  namespace: mongodb
spec:
  podSelector:
    matchLabels:
      app: mongodb
  policyTypes:
  - Ingress
  - Egress
  ingress:
  - from:
    - podSelector:
        matchLabels:
          access: mongodb
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 27017
  egress:
  - to:
    - podSelector:
        matchLabels:
          app: mongodb
    ports:
    - protocol: TCP
      port: 27017
  1. 资源配额(resource-quota.yaml)
apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: mongodb-quota
  namespace: mongodb
spec:
  hard:
    requests.cpu: "4"
    requests.memory: 8Gi
    limits.cpu: "8"
    limits.memory: 16Gi
    persistentvolumeclaims: "5"
  1. 监控告警规则(prometheus-rules.yaml)
apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: PrometheusRule
metadata:
  name: mongodb-alerts
  namespace: mongodb
spec:
  groups:
  - name: mongodb
    rules:
    - alert: MongoDBHighConnections
      expr: mongodb_connections > 1000
      for: 5m
      labels:
        severity: warning
      annotations:
        summary: High number of connections
    - alert: MongoDBReplicaSetLag
      expr: mongodb_replset_member_optime_date - on(set) group_right mongodb_replset_member_optime_date{state="PRIMARY"} > 10
      for: 5m
      labels:
        severity: critical
  1. 集群扩缩容脚本(scale.sh)
#!/bin/bash

# 扩容或缩容MongoDB集群
scale_mongodb() {
    local replicas=$1
    
    # 验证输入
    if [[ ! $replicas =~ ^[0-9]+$ ]]; then
        echo "Please provide a valid number of replicas"
        exit 1
    }
    
    # 更新StatefulSet
    kubectl scale statefulset mongodb -n mongodb --replicas=$replicas
    
    # 等待Pod就绪
    kubectl wait --for=condition=ready pod -l app=mongodb -n mongodb --timeout=300s
    
    # 更新复制集配置
    update_replica_set_config $replicas
}

# 更新复制集配置
update_replica_set_config() {
    local members=""
    for ((i=0; i<$1; i++)); do
        if [ $i -gt 0 ]; then
            members="$members,"
        fi
        members="$members{_id:$i,host:\"mongodb-$i.mongodb:27017\"}"
    done
    
    kubectl exec mongodb-0 -n mongodb -- mongo --eval "
        rs.reconfig({
            _id: 'rs0',
            members: [$members]
        })
    "
}
  1. 性能测试Job(benchmark-job.yaml)
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: mongodb-benchmark
  namespace: mongodb
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: benchmark
        image: mongo:6.0
        command:
        - /bin/sh
        - -c
        - |
          mongosh --host mongodb-0.mongodb \
            --username=$MONGO_ROOT_USERNAME \
            --password=$MONGO_ROOT_PASSWORD \
            --eval "
              for(i=0; i<10000; i++){
                db.test.insert({
                  count: i,
                  timestamp: new Date()
                })
              }
            "
        env:
        - name: MONGO_ROOT_USERNAME
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mongodb-secret
              key: MONGO_ROOT_USERNAME
        - name: MONGO_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mongodb-secret
              key: MONGO_ROOT_PASSWORD
      restartPolicy: Never
  1. 日志收集配置(fluentd-config.yaml)
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:
  name: fluentd-config
  namespace: mongodb
data:
  fluent.conf: |
    <source>
      @type tail
      path /var/log/mongodb/mongod.log
      pos_file /var/log/mongodb/mongod.log.pos
      tag mongodb
      <parse>
        @type regexp
        expression /^(?<time>\d{4}-\d{2}-\d{2}T\d{2}:\d{2}:\d{2}\.\d{3})\+\d{4}\s+(?<severity>\w)\s+(?<component>[\w-]+)\s+\[(?<context>[^\]]+)\]\s+(?<message>.*)$/
      </parse>
    </source>
    
    <match mongodb.**>
      @type elasticsearch
      host elasticsearch-client
      port 9200
      logstash_format true
      logstash_prefix mongodb
      include_tag_key true
    </match>
  1. 维护脚本集合
#!/bin/bash

# 检查MongoDB状态
check_status() {
    kubectl exec mongodb-0 -n mongodb -- mongo --eval "rs.status()"
}

# 备份数据
backup() {
    kubectl create job --from=cronjob/mongodb-backup mongodb-backup-manual -n mongodb
}

# 恢复数据
restore() {
    kubectl apply -f recovery-job.yaml
}

# 清理日志
cleanup_logs() {
    kubectl exec -it mongodb-0 -n mongodb -- bash -c "find /var/log/mongodb -name '*.log' -mtime +7 -delete"
}

# 重启服务
restart() {
    kubectl rollout restart statefulset mongodb -n mongodb
}



        backup)
            backup
            ;;
        restore)
            restore
            ;;
        cleanup)
            cleanup_logs
            ;;
        restart)
            restart
            ;;
        *)
            echo "Usage: $0 {status|backup|restore|cleanup|restart}"
            exit 1
    esac
}

main "$@"
  1. 升级策略(upgrade-strategy.yaml)
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: mongodb
  namespace: mongodb
spec:
  updateStrategy:
    type: RollingUpdate
    rollingUpdate:
      partition: 0  # 控制升级顺序
  template:
    spec:
      containers:
      - name: mongodb
        image: mongo:6.0  # 版本升级时修改
        lifecycle:
          preStop:
            exec:
              command: ["/bin/sh", "-c", "mongosh admin --eval 'db.shutdownServer()'"]
  1. 灾难恢复流程(disaster-recovery.sh)
#!/bin/bash

# 灾难恢复脚本
DR_BACKUP="/backup/dr"
DR_NAMESPACE="mongodb-dr"

# 创建DR环境
create_dr_env() {
    # 创建新命名空间
    kubectl create namespace $DR_NAMESPACE
    
    # 复制配置到新命名空间
    kubectl get configmap -n mongodb -o yaml | \
        sed "s/namespace: mongodb/namespace: $DR_NAMESPACE/" | \
        kubectl apply -f -
    
    # 复制密钥
    kubectl get secret -n mongodb -o yaml | \
        sed "s/namespace: mongodb/namespace: $DR_NAMESPACE/" | \
        kubectl apply -f -
}

# 恢复数据
restore_data() {
    # 创建恢复Job
    cat <<EOF | kubectl apply -f -
apiVersion: batch/v1
kind: Job
metadata:
  name: mongodb-dr-restore
  namespace: $DR_NAMESPACE
spec:
  template:
    spec:
      containers:
      - name: restore
        image: mongo:6.0
        command:
        - mongorestore
        - --host=mongodb-0.mongodb.$DR_NAMESPACE
        - --username=\$(MONGO_ROOT_USERNAME)
        - --password=\$(MONGO_ROOT_PASSWORD)
        - --dir=$DR_BACKUP
        env:
        - name: MONGO_ROOT_USERNAME
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mongodb-secret
              key: MONGO_ROOT_USERNAME
        - name: MONGO_ROOT_PASSWORD
          valueFrom:
            secretKeyRef:
              name: mongodb-secret
              key: MONGO_ROOT_PASSWORD
        volumeMounts:
        - name: backup
          mountPath: /backup
      volumes:
      - name: backup
        persistentVolumeClaim:
          claimName: mongodb-backup
      restartPolicy: OnFailure
EOF
}
  1. 性能监控Dashboard(grafana-dashboard.json)
{
  "dashboard": {
    "title": "MongoDB Cluster Dashboard",
    "panels": [
      {
        "title": "Connections",
        "type": "graph",
        "datasource": "Prometheus",
        "targets": [
          {
            "expr": "mongodb_connections{state=\"current\"}"
          }
        ]
      },
      {
        "title": "Operations",
        "type": "graph",
        "targets": [
          {
            "expr": "rate(mongodb_op_counters_total[5m])"
          }
        ]
      },
      {
        "title": "Replica Set Status",
        "type": "table",
        "targets": [
          {
            "expr": "mongodb_replset_member_state"
          }
        ]
      }
    ]
  }
}
  1. 自动化测试脚本(test-mongodb.sh)
#!/bin/bash

# 测试MongoDB集群功能
test_mongodb() {
    # 测试连接
    test_connection() {
        kubectl exec mongodb-0 -n mongodb -- \
            mongo --eval "db.adminCommand('ping')"
    }
    
    # 测试写入
    test_write() {
        kubectl exec mongodb-0 -n mongodb -- \
            mongo --eval "db.test.insert({test: 'data', time: new Date()})"
    }
    
    # 测试复制
    test_replication() {
        kubectl exec mongodb-1 -n mongodb -- \
            mongo --eval "db.test.find().sort({_id:-1}).limit(1)"
    }
    
    # 执行测试
    echo "Testing connection..."
    test_connection
    
    echo "Testing write operations..."
    test_write
    
    echo "Testing replication..."
    test_replication
}
  1. 集群维护清单
维护任务:
  日常检查:
    - 检查Pod状态
    - 监控资源使用
    - 查看复制集状态
    - 检查备份状态
  
  周期性任务:
    - 更新安全补丁
    - 清理旧日志
    - 优化索引
    - 验证备份
  
  故障处理:
    - Pod重启失败
    - 复制集同步问题
    - 存储空间不足
    - 性能下降

使用建议：

  1. 部署前准备

    • 确保存储类配置正确
    • 规划资源需求
    • 配置网络策略
    • 准备监控方案

  2. 运维注意事项

    • 定期检查监控指标
    • 做好备份验证
    • 及时处理告警
    • 保持文档更新

  3. 安全建议

    • 及时更新版本
    • 限制网络访问
    • 加密敏感数据
    • 审计重要操作

  4. 扩展建议

    • 根据负载调整资源
    • 合理使用自动扩缩容
    • 优化存储配置
    • 调整备份策略

标签：kubectl,name,一站式,--,MongoDB,db,yaml,从零开始,mongodb
From： https://blog.csdn.net/jsjbrdzhh/article/details/143610767

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