Linux服务器构建与运维管理-CentOS-实验09：使用MongoDB建设数据库集群
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编辑于 2026年03月11日 19:49
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共17篇

一、实验目的

1、了解MongoDB数据库；

2、掌握MongoDB的安装与基本配置；

3、掌握MongoDB数据库集群的实现；

4、掌握使用MongoDB Compass管理MongoDB数据库集群。

二、实验学时

2学时

三、实验类型

综合性

实验需求

1、硬件

每个人配备计算机1台。

2、软件

Windows操作系统，安装Oracle VM VirtualBox软件，安装MobaXterm软件。

安装MongoDB Compass软件。

3、网络

本地主机与虚拟机能够访问互联网，不使用DHCP服务。

4、工具

无。

五、实验任务

1、完成MongoDB的安装；

2、完成使用MongoDB实现副本集；

3、完成使用MongoDB Compass管理MongoDB数据库集群，并进行副本集测试。

六、实验环境

1、本实验需要VM 3台；

2、本实验VM配置信息如下表所示；

3、本实验拓扑图，如图9-1所示。

图 9-1 实验拓扑图

4、本实验操作演示视频。

本实验为视频集的第6集：网页链接​

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七、实验内容步骤

1、完成MongoDB的安装

1.1 在主机Lab-09-Task-01上操作

（1）查看防火墙Firewalld服务状态（CentOS操作系统默认安装Firewalld防火墙，并创建firewalld服务，该服务已开启且已配置为开机自启动）。

（2）使用firewall-cmd命令添加本地客户端允许远程连接MongoDB数据库，以及其余两台主机允许联通该主机的MongoDB数据库，并重新载入防火墙配置使其生效。

（3）使用配置yum源的方式完成MongoDB的安装，安装前需先更新软件包缓存。

（4）启动mongod服务，设置mongod服务为开机自启动并查看mongod服务运行状态。

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# 查看防火墙Firewalld服务状态
[root@Lab-09-Task-01 ~]# systemctl status firewalld

# 添加本地客户端允许远程连接MongoDB数据库防火墙规则
[root@Lab-09-Task-01 ~]# firewall-cmd --permanent --add-rich-rule='rule family=ipv4 source address=172.20.1.134 port port=27017 protocol=tcp accept'
# 添加其余两台主机允许联通当前主机的MongoDB数据库防火墙规则
[root@Lab-09-Task-01 ~]# firewall-cmd --permanent --add-rich-rule='rule family=ipv4 source address=172.20.1.21 port port=27017 protocol=tcp accept'
[root@Lab-09-Task-01 ~]# firewall-cmd --permanent --add-rich-rule='rule family=ipv4 source address=172.20.1.22 port port=27017 protocol=tcp accept'

# 重新载入防火墙配置使其生效
[root@Lab-09-Task-01 ~]# firewall-cmd --reload

# 使用vi命令编辑/etc/yum.repos.d/mongodb.repo文件
[root@Lab-09-Task-01 ~]# vi /etc/yum.repos.d/mongodb.repo
# --------------------/etc/yum.repos.d/mongodb.repo文件--------------------
[mongodb-org-4.4]
name=MongoDB Repository
baseurl=https://repo.mongodb.org/yum/redhat/8/mongodb-org/4.4/x86_64/
gpgcheck=1
enabled=1
gpgkey=https://www.mongodb.org/static/pgp/server-4.4.asc
# --------------------/etc/yum.repos.d/mongodb.repo文件--------------------

# 更新软件包缓存
[root@Lab-09-Task-01 ~]# dnf update

# 使用dnf命令安装MongoDB
[root@Lab-09-Task-01 ~]# dnf install -y mongodb-org

# 启动mongod服务
[root@Lab-09-Task-01 ~]# systemctl start mongod
# 设置mongod服务为开机自启动
[root@Lab-09-Task-01 ~]# systemctl enable mongod
# 查看mongod服务运行状态
[root@Lab-09-Task-01 ~]# systemctl status mongod
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1、如果Firewalld防火墙未启动，请使用命令systemctl start firewalld启动防火墙；如果Firewalld防火墙未设置为开机自启动，请使用命令systemctl enable firewalld设置为开机启动。
2、上述命令中“172.20.1.134”为本机IP地址，请根据实际情况替换为IP地址。
3、当前主机IP地址为172.20.1.20，那么需要添加其余主机（172.20.1.21、172.20.1.22）允许联通当前主机的MongoDB数据库防火墙规则；同理，当前主机IP地址为172.20.1.21，那么需要添加其余主机（172.20.1.20、172.20.1.22）允许联通当前主机的MongoDB数据库防火墙规则；当前主机IP地址为172.20.1.22，那么需要添加其余主机（172.20.1.20、172.20.1.21）允许联通当前主机的MongoDB数据库防火墙规则。上述命令中仅为主机172.20.1.20的防火墙配置规则，当配置其他主机时，请修改配置防火墙规则中的IP地址为其余两台主机，保证3台主机的MongoDB数据库可以相互联通。
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1.2 在主机Lab-09-Task-02上操作

主机Lab-09-Task-02安装MongoDB的方法和过程，请参考步骤1.1完成。

1.3在主机Lab-09-Task-03上操作

主机Lab-09-Task-03安装MongoDB的方法和过程，请参考步骤1.1完成。

2、配置副本集

2.1 在主机Lab-09-Task-01上操作

具体过程如下。

（1）生成MongoDB的副本集密钥。

（2）设置上述创建的密钥文件（keyfile.key）的读写权限为400，所有者和所属组均为mongod。

（3）使用scp命令将主机Lab-09-Task-01上的副本集密钥文件分发到主机Lab-09-Task-02，并按照操作提示完成文件的传输。

（4）使用scp命令将主机Lab-09-Task-01上的副本集密钥文件分发到主机Lab-09-Task-03，并按照操作提示完成文件的传输。

（5）修改/etc/mongod.conf文件配置MongoDB支持副本集，修改完成后重启mongod服务，确保配置生效。

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# 生成MongoDB的副本集密钥
[root@Lab-09-Task-01 ~]# openssl rand -base64 756 > /var/lib/mongo/keyfile.key

# 设置副本集密钥文件（keyfile.key）的读写权限为400，所有者和所属组均为mongod
[root@Lab-09-Task-01 ~]# chmod 400 /var/lib/mongo/keyfile.key
[root@Lab-09-Task-01 ~]# chown mongod:mongod /var/lib/mongo/keyfile.key

# 将主机Lab-09-Task-01上的副本集密钥文件分发到主机Lab-09-Task-02
[root@Lab-09-Task-01 ~]# scp /var/lib/mongo/keyfile.key root@172.20.1.21:/var/lib/mongo/
# 将主机Lab-09-Task-01上的副本集密钥文件分发到主机Lab-09-Task-03
[root@Lab-09-Task-01 ~]# scp /var/lib/mongo/keyfile.key root@172.20.1.22:/var/lib/mongo/

# 使用vi命令编辑/etc/mongod.conf数据库配置文件
[root@Lab-09-Task-01 ~]# vi /etc/mongod.conf
# --------------------/etc/mongod.conf文件--------------------
net:
  port: 27017
  bindIp: 0.0.0.0  
security:
  keyFile: /var/lib/mongo/keyfile.key
replication:
  replSetName: "mongodb-cluster"
# --------------------/etc/mongod.conf文件--------------------
# 重启mongod服务
[root@Lab-09-Task-01 ~]# systemctl restart mongod
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2.2 在主机Lab-09-Task-02上操作

（1）将从主机Lab-09-Task-01传输过来的副本集密钥文件（keyfile.key）的读写权限设置为400，所有者和所属组均设置为mongod。

（2）修改/etc/mongod.conf文件配置MongoDB支持副本集，修改完成后重启mongod服务，确保配置生效。

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# 设置副本集密钥文件（keyfile.key）的读写权限为400，所有者和所属组均为mongod
[root@Lab-09-Task-02 ~]# chmod 400 /var/lib/mongo/keyfile.key
[root@Lab-09-Task-02 ~]# chown mongod:mongod /var/lib/mongo/keyfile.key

# 使用vi命令编辑/etc/mongod.conf数据库配置文件
[root@Lab-09-Task-02 ~]# vi /etc/mongod.conf
# --------------------/etc/mongod.conf文件--------------------
net:
  port: 27017
  bindIp: 0.0.0.0  
security:
  keyFile: /var/lib/mongo/keyfile.key
replication:
  replSetName: "mongodb-cluster"
# --------------------/etc/mongod.conf文件--------------------
# 重启mongod服务
[root@Lab-09-Task-02 ~]# systemctl restart mongod
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2.3 在主机Lab-09-Task-03上操作

主机Lab-09-Task-03配置副本集的方法和过程，请参考步骤2.2完成。

3、初始化副本集

在主机Lab-09-Task-01上进行操作，进行副本集的初始化，具体步骤如下。

（1）使用mongo命令连接MongoDB客户端，初始化副本集，并退出当前连接。

（2）使用mongo命令连接MongoDB客户端，查看副本集状态，并退出当前连接。

（3）使用mongo命令连接MongoDB客户端，为副本集创建用户，并退出当前连接。

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# 使用mongo命令连接MongoDB客户端
[root@Lab-09-Task-01 ~]# mongo
# 初始化副本集
> rs.initiate( {
  _id : "mongodb-cluster",
  members: [
    { _id:0, priority:2, host:"172.20.1.20:27017"},
    { _id:1, host:"172.20.1.21:27017"},
    { _id:2, host:"172.20.1.22:27017"}
  ]
})
# 退出当前连接
mongodb-cluster:PRIMARY> quit()

# 使用mongo命令连接MongoDB客户端
[root@Lab-09-Task-01 ~]# mongo
#查看副本集状态
mongodb-cluster:PRIMARY> rs.status()
# 退出当前连接
mongodb-cluster:PRIMARY> quit()

# 使用mongo命令连接MongoDB客户端
[root@Lab-09-Task-01 ~]# mongo
# 为副本集创建用户
mongodb-cluster:PRIMARY> use admin
mongodb-cluster:PRIMARY> db.createUser(
  {
   user: "mongodblab1",
   pwd: "mongodblab1#PWD",
   roles: [{ role: "userAdminAnyDatabase",db: "admin"} ,"readWriteAnyDatabase"]
  }
)
mongodb-cluster:PRIMARY> db.getSiblingDB("admin").auth("mongodblab1",passwordPrompt())
Enter password:这里输入mongodblab1用户密码(mongodblab1#PWD)

mongodb-cluster:PRIMARY> db.getSiblingDB("admin").createUser(
  {
   user: "mongodblab2",
   pwd: "mongodblab2#PWD",
   roles: [{role: "clusterAdmin",db: "admin"},"readWriteAnyDatabase"]
  }
)
# 退出当前连接
mongodb-cluster:PRIMARY> quit()
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通过上述rs.status()命令查看副本集状态，当前主机Lab-09-Task-01为主节点，主机Lab-09-Task-02、主机Lab-09-Task-03为副本节点。
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4、使用MongoDB Compass管理MongoDB数据库集群

（1）从MongoDB Compass的官方网站（https://www.mongodb.com）获取可执行程序，并进行安装。

（2）运行MongoDB Compass，依据向导添加3台MongoDB服务器，并进行连接。

点击“New connection”按钮，在右侧的URI输入框中通过标准连接字符串格式连接MongoDB数据库，如图9-1所示。

图 9-2 MongoDB Compass的主界面

连接格式如下。

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# URI连接格式：
mongodb://数据库用户名:数据库用户密码@IP地址:端口号

# 以连接主机Lab-09-Task-01中的MongoDB数据库为例：
mongodb://mongodblab2:mongodblab2%23PWD@172.20.1.20:27017

# 首次连接成功后，点击左上角“connect”-“New Window”新建连接窗口，并依次连接剩余两个MongoDB数据库，连接格式如下：
# 连接主机Lab-09-Task-02中的MongoDB数据库
mongodb://mongodblab2:mongodblab2%23PWD@172.20.1.21:27017
# 连接主机Lab-09-Task-03中的MongoDB数据库：
mongodb://mongodblab2:mongodblab2%23PWD@172.20.1.22:27017
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（3）连接到数据库服务器后，可点击“Databases”查看MongoDB数据库列表，如图9-2所示。

图 9-3 MongoDB Compass进行数据库管理

5、测试MongoDB集群的可用性

场景1：主节点增加数据，从节点同步增加

（1）使用MongoDB Compass通过用户“mongodblab2”连接到副本集主节点Lab-09-Task-01，创建数据库、集合，并添加数据。

（2）使用MongoDB Compass通过用户“mongodblab2”连接到副本集从节点-1（Lab-09-Task-02），查看在主节点上创建的数据库、集合以及添加的数据，是否存在。

（3）使用MongoDB Compass通过用户“mongodblab2”连接到副本集从节点-2（Lab-09-Task-03），查看在主节点上创建的数据库、集合以及添加的数据，是否存在。

场景2：主节点删除数据，从节点同步删除

（1）使用MongoDB Compass通过用户“mongodblab2”连接到副本集主节点Lab-09-Task-01，删除数据。

（2）使用MongoDB Compass通过用户“mongodblab2”连接到副本集从节点-1（Lab-09-Task-02），查看在主节点上删除的数据，是否已不存在。

（3）使用MongoDB Compass通过用户“mongodblab2”连接到副本集从节点-2（Lab-09-Task-03），查看在主节点上删除的数据，是否已不存在。

场景3：主节点宕机，业务不受影响

（1）在主节点Lab-09-Task-01上执行systemctl stop命令，关闭mangod服务，以模拟主节点宕机故障。

（2）在从节点Lab-09-Task-02上使用mongo -umongodblab2 -pmongodblab2#PWD命令连接MongoDB客户端，查看当前主节点所在的主机。

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# 停止mangod服务
[root@Lab-09-Task-01 ~]# systemctl stop mongod

# 通过用户mongodblab2连接MongoDB客户端
[root@Lab-09-Task-02 ~]# mongo -umongodblab2 -pmongodblab2#PWD
# 查看当前主节点所在的主机
mongodb-cluster:PRIMARY> rs.status()
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场景4：原主节点恢复正常，业务不受影响

（1）在原主节点Lab-09-Task-01上执行systemctl start命令，启动mangod服务，以模拟原主节点恢复正常，连接MongoDB客户端并查看副本集状态。

（2）使用MongoDB Compass通过用户“mongodblab2”连接到副本集原主节点Lab-09-Task-01，查看宕机期间未同步的数据是否已同步。

代码块
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复制代码
# 启动mangod服务
[root@Lab-09-Task-01 ~]# systemctl start mongod

[root@Lab-09-Task-01 ~]# mongo -umongodblab2 -pmongodblab2#PWD
# 查看副本集状态
mongodb-cluster:SECONDARY> rs.status()
复制成功
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