K8s 一键部署 MongoDB 的 Replica-Set 和 MongoDB-Express

什么是 MongoDB 副本集？

MongoDB 副本集（Replica-Set）是一个分布式数据库系统，它包含一个主节点和多个从节点。主节点负责处理所有写操作，从节点用于读取数据。当主节点发生故障时，从节点可以自动选举一个新的主节点。

副本集的主要目的是 提供高可用性和数据冗余。如果主节点发生故障，系统仍然可用并且数据不会丢失。

接下来我们详细讲解如何在 k8s 中部署 MongoDB 副本集集群模式。

部署步骤

详细拆解 k8s 部署 mongodb 副本集（Replica-Set）模式相关服务的执行步骤。

1. Secret

apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:name: mongodb-secret
type: Opaque
data:mongo-root-username: <base64-encoded-username>mongo-root-password: <base64-encoded-password>

• 优化建议：确保 <base64-encoded-username> 和 <base64-encoded-password> 已经正确编码为 Base64 格式。
• 解释：Secret 用于存储敏感信息，如用户名和密码，以保护这些信息不被直接暴露。

2. ConfigMap

apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:name: mongodb-init
data:init-mongo.js: |rs.initiate({_id : "rs0",members: [{ _id: 0, host: "mongodb-replica-set-0.mongodb-replica-set:27017" },{ _id: 1, host: "mongodb-replica-set-1.mongodb-replica-set:27017" },{ _id: 2, host: "mongodb-replica-set-2.mongodb-replica-set:27017" }]})

• 优化建议：确保 init-mongo.js 脚本中的主机名和端口与 StatefulSet 中的配置一致。
• 解释：ConfigMap 用于存储配置文件或脚本，这里用于初始化 MongoDB 的副本集。

3. StatefulSet

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:name: mongodb-replica-set
spec:serviceName: "mongodb-replica-set"replicas: 3selector:matchLabels:app: mongodb-replica-settemplate:metadata:labels:app: mongodb-replica-setspec:containers:- name: mongodbimage: mongo:7.0.14ports:- containerPort: 27017volumeMounts:- name: mongodb-datamountPath: /data/db- name: mongodb-init-scriptsmountPath: /docker-entrypoint-initdb.denv:- name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAMEvalueFrom:secretKeyRef:name: mongodb-secretkey: mongo-root-username- name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORDvalueFrom:secretKeyRef:name: mongodb-secretkey: mongo-root-password- name: MONGO_REPLICA_SET_NAMEvalue: rs0volumeClaimTemplates:- metadata:name: mongodb-dataspec:accessModes: ["ReadWriteOnce"]resources:requests:storage: 20Givolumes:- name: mongodb-init-scriptsconfigMap:name: mongodb-init

• 优化建议：
  • 确保 volumeClaimTemplates 中的存储请求大小（storage: 20Gi）符合实际需求。
  • 确保 image: mongo:7.0.14 是否最新的稳定版本。
• 解释：StatefulSet 用于管理有状态的应用程序，如 MongoDB 副本集。它确保每个 Pod 有一个唯一的标识符，并且可以持久化存储数据。

4. Service for MongoDB

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: mongodb-replica-set
spec:ports:- port: 27017targetPort: 27017clusterIP: Noneselector:app: mongodb-replica-set

• 优化建议：确保 clusterIP: None，这表示这是一个 Headless Service，适用于 StatefulSet。
• 解释：Service 用于定义如何访问 Pod，Headless Service 不会分配集群 IP，而是通过 DNS 解析 Pod 的 IP 地址。

5. Deployment for Mongo Express

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: mongo-express
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: mongo-expresstemplate:metadata:labels:app: mongo-expressspec:containers:- name: mongo-expressimage: mongo-express:1.0.2-20-alpine3.19ports:- containerPort: 8081env:- name: ME_CONFIG_MONGODB_URLvalue: "mongodb://<username>:<password>@mongodb-replica-set-0.mongodb-replica-set:27017,mongodb-replica-set-1.mongodb-replica-set:27017,mongodb-replica-set-2.mongodb-replica-set:27017/?replicaSet=rs0"- name: ME_CONFIG_MONGODB_ENABLE_ADMINvalue: "true"- name: ME_CONFIG_MONGODB_ADMINUSERNAMEvalueFrom:secretKeyRef:name: mongodb-secretkey: mongo-root-username- name: ME_CONFIG_MONGODB_ADMINPASSWORDvalueFrom:secretKeyRef:name: mongodb-secretkey: mongo-root-password

• 优化建议：
  • 确保 ME_CONFIG_MONGODB_URL 中的 <username> 和 <password> 替换为实际的用户名和密码。
  • 确保 image: mongo-express:1.0.2-20-alpine3.19 是最新的稳定版本。
• 解释：Deployment 用于管理无状态的应用程序，如 Mongo Express，它提供了一个 Web 界面来管理和监控 MongoDB。

6. Service for Mongo Express

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: mongo-express
spec:ports:- port: 8081targetPort: 8081selector:app: mongo-expresstype: LoadBalancer

• 优化建议：确保 type: LoadBalancer 符合你的环境要求，如果你在本地开发环境中，可能需要改为 NodePort。
• 解释：Service 用于定义如何访问 mongo-express，LoadBalancer 类型通常用于云环境中，提供外部访问。

应用配置

可将上述内容保存为一个文件（例如：k8s-mongodb-replicaset.yaml）：

---
apiVersion: v1
kind: Secret
metadata:name: mongodb-secret
type: Opaque
data:mongo-root-username: <base64-encoded-username>mongo-root-password: <base64-encoded-password>---
apiVersion: v1
kind: ConfigMap
metadata:name: mongodb-init
data:init-mongo.js: |rs.initiate({_id : "rs0",members: [{ _id: 0, host: "mongodb-replica-set-0.mongodb-replica-set:27017" },{ _id: 1, host: "mongodb-replica-set-1.mongodb-replica-set:27017" },{ _id: 2, host: "mongodb-replica-set-2.mongodb-replica-set:27017" }]})---
apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:name: mongodb-replica-set
spec:serviceName: "mongodb-replica-set"replicas: 3selector:matchLabels:app: mongodb-replica-settemplate:metadata:labels:app: mongodb-replica-setspec:containers:- name: mongodbimage: mongo:7.0.14ports:- containerPort: 27017volumeMounts:- name: mongodb-datamountPath: /data/db- name: mongodb-init-scriptsmountPath: /docker-entrypoint-initdb.denv:- name: MONGO_INITDB_ROOT_USERNAMEvalueFrom:secretKeyRef:name: mongodb-secretkey: mongo-root-username- name: MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORDvalueFrom:secretKeyRef:name: mongodb-secretkey: mongo-root-password- name: MONGO_REPLICA_SET_NAMEvalue: rs0volumeClaimTemplates:- metadata:name: mongodb-dataspec:accessModes: ["ReadWriteOnce"]resources:requests:storage: 20Givolumes:- name: mongodb-init-scriptsconfigMap:name: mongodb-init---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: mongodb-replica-set
spec:ports:- port: 27017targetPort: 27017clusterIP: Noneselector:app: mongodb-replica-set---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:name: mongo-express
spec:replicas: 1selector:matchLabels:app: mongo-expresstemplate:metadata:labels:app: mongo-expressspec:containers:- name: mongo-expressimage: mongo-express:1.0.2-20-alpine3.19ports:- containerPort: 8081env:- name: ME_CONFIG_MONGODB_URLvalue: "mongodb://<username>:<password>@mongodb-replica-set-0.mongodb-replica-set:27017,mongodb-replica-set-1.mongodb-replica-set:27017,mongodb-replica-set-2.mongodb-replica-set:27017/?replicaSet=rs0"- name: ME_CONFIG_MONGODB_ENABLE_ADMINvalue: "true"- name: ME_CONFIG_MONGODB_ADMINUSERNAMEvalueFrom:secretKeyRef:name: mongodb-secretkey: mongo-root-username- name: ME_CONFIG_MONGODB_ADMINPASSWORDvalueFrom:secretKeyRef:name: mongodb-secretkey: mongo-root-password---
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:name: mongo-express
spec:ports:- port: 8081targetPort: 8081selector:app: mongo-expresstype: LoadBalancer

然后使用以下命令将其应用到 Kubernetes 集群中：

kubectl apply -f k8s-mongodb-replicaset.yaml

这样，你就可以在 Kubernetes 中部署一个高可用的 MongoDB 副本集（Replica-Set）和一个用于管理和监控的 Mongo Express。

MongoDB 副本集连接字符串

连接字符串是连接到 MongoDB 副本集的必要信息。它包含以下几个部分：

• 主机和端口：指定主节点的主机和端口号。
• 副本集名称：指定要连接的副本集的名称。
• 鉴权信息：如果需要用户名和密码进行身份验证，可以提供鉴权信息。
• 其他选项：其他可选参数，如 SSL 配置、连接超时等。

连接字符串示例

• 示例1：mongo-express 连接字符串示例

通过上面 k8s-mongodb-replicaset.yaml 文件部署的 MongoDB 副本集连接字符串示例如下：

# 字符串格式
mongodb://username:password@host1:port1,host2:port2,host3:port3/database?replicaSet=myReplicaSet&ssl=true# 集群部署式例
mongodb://<username>:<password>@mongodb-replica-set-0.mongodb-replica-set:27017,mongodb-replica-set-1.mongodb-replica-set:27017,mongodb-replica-set-2.mongodb-replica-set:27017/?replicaSet=rs0&ssl=true

在上面的示例中，我们提供了用户名<username> 和密码<password>进行身份验证，并指定了三个主机和端口号以及要连接的副本集名称为 “rs0”，并且还设置了 SSL 为 true。

• 示例2：

假设我们有一个 MongoDB 副本集，包含一个主节点和两个从节点。主节点的主机和端口号为 “host1:27017″，从节点分别为 “host2:27017” 和 “host3:27017″。我们使用的副本集名称为 “myReplicaSet”，需要使用用户名 “admin” 和密码 “password” 进行身份验证。

以下是一个示例的连接字符串：

mongodb://admin:password@host1:27017,host2:27017,host3:27017/test?replicaSet=myReplicaSet&ssl=true&authSource=admin

在上面的示例中，我们连接到了该副本集的主节点，使用了用户名 “admin” 和密码 “password” 进行身份验证，并将数据库设置为 “test”。副本集的名称为 “myReplicaSet”，启用了 SSL 连接，并且身份验证数据库为 “admin”。

连接字符串选项

连接字符串中的选项可以根据需要进行配置。以下是一些常用的选项：

• authSource：指定用于身份验证的数据库，默认为 “admin”。
• ssl：启用 SSL 连接。
• retryWrites：如果写操作失败，是否自动重试。
• readPreference：读操作的偏好设置，可以是 “primary”、”secondary” 或 “nearest”。
• readConcern：读操作的一致性级别，可以是 “local”、”majority” 或 “linearizable”。
• w：写操作的确认级别，可以是 数字或 “majority”。

这些选项可以根据应用程序的需求进行配置。

总结

K8s 中的 YAML 文件部署说明：

• Secret 和 ConfigMap 确保了敏感信息和初始化脚本的安全性和正确性。
• StatefulSet 和 Service 确保了 MongoDB 副本集（Replica-Set）的高可用性和数据持久化。
• Deployment 和 Service 确保了 Mongo Express 的正常运行和外部访问。

MongoDB 副本集连接字符串说明：

• 连接字符串包含了 必要的信息，例如：主机和端口号、副本集名称以及身份验证信息。我们还讨论了一些常用的 连接字符串选项，并给出了一个示例。
• 连接到 MongoDB 副本集可以 提供高可用性和数据冗余，确保系统在主节点故障时仍然可用。通过 正确配置连接字符串，我们可以灵活地管理 MongoDB 副本集的连接和访问。