使用 Docker 來建置 MongoDB，可以先到 docker mongo 來選擇版本。

MongoDB 會有幾種架構：

Standalone
- 建立難度低
- 單一 MongoDB 資料庫
Replica Set
- 建立難度中
- 資料會有多個副本提供容錯空間
Sharded Cluster
- 建立難度高
- 資料放置在不同的 shard，每個 shard 或 config servers 都是 Replica Set

Standalone

Standalone 表示只有一個 MongoDB 實體，Mongo Client 只要直接連接它就可以使用。

根據 Docker compose file 所顯示，2023年六月後就不會支援 Compose V1 ，所以除了在 Standalone 會試做一個 V1，其他都會換成 Compose V2 的格式

Docker compose V1

使用 docker-compose 來建立 MongoDB：

# docker-compose.yml
versio: '3.1'

services:
  mongo:
    image: mongo:latest
    container_name: mongodb
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: root
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: example
    ports:
      - '27017:27017'
    volumes:
      - mongo-mount-data:/data/db

運行 docker-compose：

# Start
docker-compose up -d

# Close
docker-compose down

Docker compose V2

# docker-compose.yaml
services:
  mongo:
    image: mongo:latest
    container_name: mongodb-test
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: root
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: example
    ports:
      - '27017:27017'
    volumes:
      - mongo-mount-data:/data/db

運行 docker compose：

# Start
docker compose up -d

# Close
docker compose down

進入 mongoDB

docker exec -it <mongo-name> bash

輸入後會看到命令列會由 root 開頭，接著再輸入：

# 5.0+
mongosh -u root -p

# 4.0
mongo -u root -p

輸入密碼後，就可以進入 MongoDB 了。

使用 VM 會遇到的問題

如果在 VM 下使用 MongoDB 5.0+ 以上的版本，有可能會看到：

WARNING: MongoDB 5.0+ requires a CPU with AVX support, and your current system does not appear to have that!

根據 Mongo DB deployment not working in kubernetes because processor doesn’t have AVX support

如果是 Windows + VirtualBox 可以在 CMD 輸入：

bcdedit /set hypervisorlaunchtype off
DISM /Online /Disable-Feature:Microsoft-Hyper-V

重開機後就可以解決。

目前我這裡還是有使用 WSL2，如果輸入以上指令可能會造成 WSL2 無法使用，所以我選擇使用舊版本，暫且不使用 mongo:5.0+。

Replica Set

MongoDB Replication 可以建立一份資料庫副本，在主要的資料庫發生問題時，副本可以直接接手主要資料庫的工作。

使用 Replica Set 的重點：

Replica Set 會提供 High availability
依照硬體規格來調整 Replica Set，例如：更大更快的硬碟
不會影響 Primary，使用 Read Preference 來讀取更快更近的副本

MongoDB Replication 的架構

MongoDB Replication 主要的架構的構成：

Replica Set Member 有兩種：

Primary：接受所有讀寫的操作
Secondaries：複製 Primary 的資料

最基本的 Replica Set 需要有三個數據承載成員 ( data-bearing members )：一個 Primary 與二個 Secondary：

在某些情況下 ( 例如：硬體限制 ) 可以將某個 member 改為 arbiter，它只會參與投票 ( elections ) 並不會擁有任何資料，更不會成為 Primary：

以下使用 Docker compose 來建構 Replica Set。

Docker compose

使用 Docker compose 來建立下方的架構：

這一個 Replica Set 命名為 RS，需要使用 --replSet RS
建立三個 container 來滿足最基本的 Replica Set：
- container (rs1/rs2/rs3) ；port ( 27041/27042/27043)

docker-compose-replica-set.yaml：

services:
  rs1:
    image: mongo:4.4.19-focal
    container_name: rs1
    network_mode: host
    command: mongod --replSet RS --port 27041 --dbpath /data/db --config /resource/mongod.yaml
    volumes:
      - ./replica/config/mongod.yaml:/resource/mongod.yaml
      - ./replica/data/rs1:/data/db
    extra_hosts:
      - "rs1.local:127.0.0.1"
      - "rs2.local:127.0.0.1"
      - "rs3.local:127.0.0.1"
  rs2:
    image: mongo:4.4.19-focal
    container_name: rs2
    network_mode: host
    command: mongod --replSet RS --port 27042 --dbpath /data/db --config /resource/mongod.yaml
    volumes:
      - ./replica/config/mongod.yaml:/resource/mongod.yaml
      - ./replica/data/rs2:/data/db
    extra_hosts:
      - "rs1.local:127.0.0.1"
      - "rs2.local:127.0.0.1"
      - "rs3.local:127.0.0.1"
  rs3:
    image: mongo:4.4.19-focal
    container_name: rs3
    network_mode: host
    command: mongod --replSet RS --port 27043 --dbpath /data/db --config /resource/mongod.yaml
    volumes:
      - ./replica/config/mongod.yaml:/resource/mongod.yaml
      - ./replica/data/rs3:/data/db
    extra_hosts:
      - "rs1.local:127.0.0.1"
      - "rs2.local:127.0.0.1"
      - "rs3.local:127.0.0.1"

network_mode 設定為 host，資料庫會如同架設在本機一樣，讓 rs1.local、rs2.local 與 rs3.local 都會對應到 127.0.0.1
command 裡面的設定：
- --dbpath：指定 MongoDB 存放資料的資料夾
- --port：指定 MongoDB 要開啟的 Port
- --config：指定 MongoDB Config file
volumes 裡面的設定：
- ./replica/config/mongod.yaml:/resource/mongod.yaml：其格式為 A:B，A 為主機端的路徑；B 為容器內的路徑。當容器掛載完成，容器端就會有 /resource/mongod.yaml 檔案，達到路徑能共享資料的功能
- ./replica/data/rs3:/data/db：與上方設定很像，資料共享與綁定。當目前的容器被刪除後，其資料都會被存放在本機端，等待下一個容器指向相同的位置，就可以繼續使用以前的資料
extra_hosts 設定解析的域名 rs1.local、rs2.local 與 rs3.local 都會解析 127.0.0.1，這樣就不用再打 127.0.0.1

接下來設定 MongoDB config file replica/config/mongod.yaml：

net:
  bindIpAll: true
storage:
  engine: wiredTiger
  wiredTiger:
    engineConfig:
      cacheSizeGB: 0.1

net Option 裡的 bindIpAll：設定那些 Client IP 可以連進 MongoDB，預設為 localhost 也就是只有本機。假設 Client IP 來自不同的主機，設定 true 就表示任何 Client IP 都可以連進來
storage Option 裡的 engine：有 wiredTiger 與 inMemory 兩種，不論選擇哪一個都要小心設定 cacheSizeGB 或 inMemorySizeGB 的大小。這是因為 Mongo 會依照硬體配置來計算內部緩存的預設值，而 Mongo 並不會知道自己運行在 Docker 容器中，所以在同一個 Docker 上架設兩台以上的 Mongo，就有可能會出現問題，如：斷線或無法連線進去。所以使用 Docker 架設 Mongo 一定要設定

以上只用使用幾個重要的設定，完整的 Mongo config 可以到 Configuration File Options。

都完成後，使用 docker compose up -d 來運行。

Replica Set 設定

確認資料庫連線狀況

進入 rs1 容器，來測試能否用域名連線到其他資料庫：

docker exec -it rs1 bash

確認資料庫連線：

mongo rs1.local:27041 --eval "print('rs1 ok')"
mongo rs2.local:27042 --eval "print('rs2 ok')"
mongo rs3.local:27043 --eval "print('rs3 ok')"

如果都能顯示這些字串，就可以開始設定 Replica Set。

設定 Replica Set

隨便進入一個 member：

mongo rs1.local:27041

設定 Replica Set config：

cfg = {
  "_id": "RS",
  "members": [{
      "_id": 0,
      "host": "rs1.local:27041"
    },
    {
      "_id": 1,
      "host": "rs2.local:27042"
    },
    {
      "_id": 2,
      "host": "rs3.local:27043"
    }
  ]
};
rs.initiate(cfg);

顯示 ok: 1 就表示完成。

確認 Replica Set 狀態

當要增加或減少 member 時，或是要檢查 member 是否有連線，就要確認 member 的狀態。最常用的有三種：

rs.status()：members 的狀態

rs.status().members.forEach(m => print(`${m.name} =>  ${m.stateStr}`))

會列出：

rs1.local:27041 =>  PRIMARY
rs2.local:27042 =>  SECONDARY
rs3.local:27043 =>  SECONDARY

當然也可以直接使用 rs.status() 來看更詳細的狀態。

rs.printSecondaryReplicationInfo()：members 的同步狀態

source: rs2.local:27042
    syncedTo: Fri Mar 03 2023 11:50:04 GMT+0000 (UTC)
    0 secs (0 hrs) behind the primary
source: rs3.local:27043
    syncedTo: Fri Mar 03 2023 11:50:04 GMT+0000 (UTC)
    0 secs (0 hrs) behind the primary

rs.printReplicationInfo()：members 的 oplog 狀態

configured oplog size:   6040.000781059265MB
log length start to end: 18735secs (5.2hrs)
oplog first event time:  Fri Mar 03 2023 06:33:09 GMT+0000 (UTC)
oplog last event time:   Fri Mar 03 2023 11:45:24 GMT+0000 (UTC)
now:                     Fri Mar 03 2023 11:45:31 GMT+0000 (UTC)

結語

起初會接觸到 Replica Set 的原因，是出自於我想使用 Prisma 連接 local MongoDB。不過當連接時就會跳出錯誤：

prisma needs to perform transactions, which requires your mongodb server to be run as a replica set.

這也讓我想了解一下這個 Replica Set 到底是什麼東西。

而看了該文章才知道，在 Docker 裡建立 MongoDB 時需要設定 cacheSizeGB 來設定緩存大小。可能是通常我也只會使用到一個的 MongoDB 資料庫，所以才沒有遇到那些問題。

Reference

[資料庫]使用 Docker 構築不同 MongoDB 架構 (三) - Replica Set

Standalone#

Docker compose V1#

Docker compose V2#

進入 mongoDB#

使用 VM 會遇到的問題#

Replica Set#

MongoDB Replication 的架構#

Docker compose#

Replica Set 設定#

確認資料庫連線狀況#

設定 Replica Set#

確認 Replica Set 狀態#

結語#

Reference#