如何使用容器实现生产级别的MongoDB sharding集群的一键交付

作者介绍

> 魏世江

希云联合创始人、CTO，负责基于Docker的自动化服务管理平台的后端研发工作。擅长Docker相关技术、PasS平台架构及企业自动化运维系统的设计及开发。创业之前在新浪SAE平台任技术经理，从09年SAE立项至13年下半年的四年多时间里，一直负责SAEPasS平台各种基于Web的服务管理系统的设计及开发，在DevOps方面积累了丰富的经验。Docker引擎代码贡献者，在Docker开源项目中代码贡献量全球排名50名左右。

开篇

Mongo在很早就支持了replication set和sharding集群。经过了这么多年的沉淀，Mongo集群的成熟度已经非常稳定，被大量公司用到自己的生产环境下。如何使用容器技术来实现Mongo集群的一键式交付部署，屏蔽底层实现的细节，是很多人关心的话题。

本文将给大家介绍基于进程的容器技术实现Mongo sharding集群的一键部署，充分展现了容器的强大威力。

什么是Mongo sharding集群

Mongo(mongodb.com)作为流行的文档数据库，有很多有趣的特性，比如内置failover、支持文件存储、支持mapreduce以及可以在服务器端直接运行js脚本，当然我们今天最关心的是它内置的sharding功能。分布式系统的设计向来具有很高的挑战，在最近一些年，随着互联网的发展，分布式的实践逐步开始得到推广和重视。

如果要深入了解Mongo sharding的原理，参考：

https://docs.mongodb.com/manual/sharding

集群编排规划

mongo集群涉及到多个服务，包括：

• configdb, sharding集群的中心配置，是一个replicaset集群，监听在27019端口
• mongos, 作为sharding集群的访问和管理入口，监听在27017端口
• mongo slices，数据分片节点
• mongo replicaset，每个数据分片是一个replicaset集群，用于保障没有单点，并提供自动failover能力
• mongo express, mongodb的管理dashboard

拓扑图

本次部署，configdb3台，mongo数据节点12台，分成4个分片，每个分片1主2从

首先准备mongo镜像

Mongo官方已经提供了Mongo 3.2的镜像，可以用来作为Mongo集群的镜像.为了减少后续维护工作，我们尽可能不构建自己的镜像。

下面我们按照mongo sharding官方的部署文档，一步步编排集群。

https://docs.mongodb.com/manua ... ster/

部署的顺序是：configdb -> mongos -> mongo-replicaset/mongo-slices -> mongo-express

部署mongo configdb

准备configdb的配置文件

```bash

cat mongo-config.conf

systemLog:

verbosity: 0

operationProfiling:

slowOpThresholdMs: 3000

processManagement:

fork: false

storage:

dbPath: /data/db

journal:

enabled: true

engine: wiredTiger

replication:

replSetName: {{.ReplSetName}}

sharding:

clusterRole: configsvr

net:

port: 27019

```

准备 configdb集群的初始化js脚本

```bash

cat configdb-init.js

{{ $s := service "mongo-configsvr" }}

config = {

_id : "{{.ReplSetName}}",

members : [

{{range $c := $s.Containers }}{_id : {{$c.Seq}}, host: "{{$c.Domain}}:27019"},{{end}}

]

}

rs.initiate(config)

rs.status()

```

开始编排configdb服务

第一步 创建模版

第二步 选择mongo镜像，指定cmd

第三步 设置容器参数，关联配置文件

第四步 健康检查策略

第五步 设置部署策略，默认部署容器数量

初始化configdb为replicaset集群

我们通过添加一个one-off的服务 configsvr-init ，该服务执行初始化动作后将会自动退出

第一步 选择mongo镜像，指定cmd

第二步 设置容器参数，关联js脚本

第三步 设置部署策略，优先级数字设为11(configdb优先级10)

至此，configdb的编排算是完成了。我们接下来编排mongos服务

准备mongos配置文件

```bash

cat mongos.conf

replication:

localPingThresholdMs: 2000

{{ $port := .CfgPort }}

{{$s := service "mongo-configsvr"}}

sharding:

configDB: {{.ReplSetName}}/{{range $i,$c := $s.Containers}}{{if ne $i 0}},{{end}}{{$c.Domain}}:{{$port}}{{end}}

```

mongo的配置文件我们一般放到/etc/下

编排mongos模版

第一步 选择镜像，指定cmd参数

注意cmd里执行的是mongos

第二步 设置容器参数，关联mongos配置

第三步 健康检查

第四步 设置部署策略，注意优先级

mongos必须在configdb集群初始化后运行, 接下来我们开始编排mongo的数据节点服务，这是集群中最复杂的部分

准备shard节点的配置文件

```bash

cat mongo-shard.conf

systemLog:

verbosity: 0

operationProfiling:

slowOpThresholdMs: 3000

processManagement:

fork: false

storage:

dbPath: /data/db

journal:

enabled: true

engine: wiredTiger

{{ $num := (parseInt .REPLICA_NUM) |add 1 }}

{{ $cn := (parseInt .Container.Seq) |subtract 1 }}

{{ $rsn := $cn |divide $num }}

replication:

replSetName: RS{{$rsn}}

```

变量 REPLICA_NUM 表示每个主有几个从，默认为2

这里将123个容器编为RS0，456编为RS1，789编为RS2，10,11,12编为RS3

编排mongo shard服务

第一步 添加mongo镜像，指定cmd参数

第二步 设置参数，关联配置

第三步 健康检查

第四步 设置部署

有了上面的数据节点后，我们发现，还没有初始化replset，也没有将每个replset加入到sharding里，下面我们来做shard初始化工作

初始化sharding集群

```

!/bin/bash

set -e

{{$s := service "mongo"}}

{{$n := (parseInt .REPLICA_NUM) |add 1}}

{{$slices := $s.ContainerNum |divide $n}}

{{$port := .Port}}

echo begin to init replica set ...

for i in {0..{{$slices |subtract 1}}}; do

bn=$(( $i * {{$n}} + 1 ))

en=$(( $bn + {{.REPLICA_NUM}} ))

RS_NODE=

RS_NODE_CONFIG=

ii=$bn

while [ $ii -le $en ]; do

RS_NODE=$RS_NODE$ii.mongo.{{.Instance.Name}}.csphere.local:{{$port}},

RS_NODE_CONFIG=$RS_NODE_CONFIG"{_id:$ii, host: /"$ii.mongo.{{.Instance.Name}}.csphere.local:{{$port}}/"},"

ii=$(($ii + 1))

done

RS_NODES=$(echo $RS_NODE|sed 's/,$//')

RS_NODES_CONFIG=$(echo $RS_NODE_CONFIG|sed 's/,$//')

cat > /tmp/RS$i.js <<EOF

config = {

_id : "RS$i",

members : [

$RS_NODES_CONFIG

]

}

rs.initiate(config)

rs.status()

EOF

## connect to 0.mongo/3.mongo...

begin_mongo=$bn.mongo.{{.Instance.Name}}.csphere.local

mongo $begin_mongo /tmp/RS$i.js

sleep 3

j=0

while [ $j -lt 10 ]; do

mongo $begin_mongo --eval "rs.status()" | grep PRIMARY && break

j=$(($j + 1))

sleep 2

done

if [ $j -eq 10 ]; then

echo RS$i initianized failed

exit 1

fi

echo RS$i initinized ok

echo begin to add RS$i to sharding ...

mongo --eval "sh.addShard(/"RS${i}/$RS_NODES/")" 1.mongos.{{.Instance.Name}}.csphere.local

done

```

上面的脚本稍微有点复杂，基本逻辑就是，先初始化每个replicaset集群RS0..RS3，并将每个RS加入到sharding集群当作分片slices。具体可以参考上面的部署拓扑图。

开始编排shard-init服务

该服务是one-off执行

第一步 添加镜像，指定cmd为init.sh

第二步 设置参数，同步脚本init.sh

第三步 设置部署优先级

到这里mongo sharding集群的编排工作基本就完成了。接下来我们为mongo服务添加一个可视化面板，方便我们的使用

编排mongo-express服务

第一步 添加mongo express镜像

第二步 设置环境变量

第三步 健康检查

第四步 设置部署优先级

至此，编排工作全部完成。下面我们来测试刚才的工作成果。。

部署测试

点击部署，生成一个应用实例，我们命名为 m 。

我们看一下shard-init的初始化输出：

我们看一下面板express的输出：

这是mongo express的首页，可以查看到该mongos上的访问概括

我们查看config这个db下表里的数据，特别是和集群配置有关的：

mongos表：

有哪些分片呢？我们看到了RS0 RS1 RS2 RS3:

我们可以创建一个名为csphere的db试试：

后续，可以参考mongo文档，在开发中，设置您的sharding key等。更进一步的mongodb管理，请参考官方文档

总结

从mongodb集群的自动化交付看整个编排过程，我们发现背后的魔法关键是：DISCOVERY ALL，发现所有的东西并使之具有可编程特性。

## Q&A

Q1: 你好 目前这个的实际应用情况如何？有何挑战？

A1: 实际测试运行良好。挑战在于编排过程，背后的discovery能力能否满足自动化的能力。在实际生产中，可以优化您的配置文件，如挑战timeout等，或日志的loglevel

Q2: 模板文件通过什么语言进行渲染，通过什么流程发现启动容器的信息？

A2: 希云cSphere平台背后有一套强大的配置模版引擎，golang模版。平台的协调中心可以发现各种参数并进行可编程去应对自动化挑战

Q3: 你好 mongodb群集性能瓶颈，监控指标你觉得最重要的是什么，扩容的时候要注意什么？

A3: mongo集群在使用上注意存储引擎的选择，在3.2之前是mmap，3.2已经调整，新的默认引擎能够更好的处理大数据量的问题。mongo的水平扩展本身很好，注意mongos代理部署的多一点，避免流量从单个mongos流入流出