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💡 Implementando um conjunto de replicação

DISCLAIMER

Esse manual é indicado só para fins de estudo, você não precisa montar uma infraestrutura de produção para usar o mongoDB. Nós recomendamos a leitura para entender o funcionamento e o poder do mongoDB.

Em um ambiente de desenvolvimento geralmente usamos apenas uma instância do mongoDB. Porém, para aplicações mais complexas, podemos usar um cluster de replicação. Os nós de replicação são conectados ao nó primário, que é o nó que é o ponto de partida para a replicação. Para entender o motivo para se usar um cluster de replicação, vamos começar com um exemplo simples, você precisa manter os dados sempre disponíveis e seus clientes não pode sofrer perda de dados por motivos de falhas no servidor, por exemplo, quedas de energia, falha de rede e etc. Então você monta uma infraestrutura com mais de um servidor, e agora você tem dois servidores que precisam se comunicar e compartilhar dos mesmos dados, pois se acontecer qualquer coisa um ou o outro pode assumir a responsabilidade e continuar o trabalho com os dados, isso é obrigatório quando falamos de infraestrutura de produção, mas depende do investimento da empresa, na maioria dos casos vamos encontrar estrutura com apenas um servidor, pois a empresa assumi o risco com a perda de dados. Agora você deve está se perguntando, "Ta entendi, então vou precisar de dois servidores e eles por logica, precisam está isolados um do outro, ou seja, em infraestruturas diferentes, mas ainda sim precisam se comunicar? Como eu faço isso?" Isso mesmo, os dois precisam está isolados, mas se comunicando, nessa parte entra DNS, VPN e outras coisas que podem ser mais complexas, por esse motivo, sempre vem a pergunta, estamos falando de redes locais, ou redes remotas? lembrando que redes remotas tem oscilação e não são indicadas para implementar servidores de banco de dados, que precisam de baixa latência, pois os dados não podem ser perdidos por conta do ping entre os dois servidores, por esse fator, essa é uma infraestrutura muito cara e complexa, porem temos uma alternativa que são os servidores cloud, eles fornecem exatamente isso por um custo fixo ao mês, então você pergunta, por quê devo usar um servidor local? Depende do orçamento da empresa, estamos falando de um custo variável ao mês, pois depende da escalabilidade do servidor, ou seja, se o servidor for muito grande, o custo será mais alto, mas se for muito pequeno, o custo será mais baixo, então imagine a infraestrutura do Facebook, Google, Linkedin, Youtube, entre outros grandes nomes do mercado, posso dizer que seria um custo ao mês de muitos milhões, o que faria a empresa ter todo seu orçamento voltado a TI, logico que essas empresa optam por infraestruturas locais, podemos ver os datacenters gigantescos que atendem as vezes continentes inteiros.

Agora que entendemos o motivo de usar replicação, iniciamos nossos estudos. Usaremos uma rede local simples, poderíamos até usar máquinas virtuais, mas como não queremos ser levianos, e não abordaremos máquinas virtuais nesse manual, usaremos a mesma máquina com 3 instâncias do mongoDB, lembrando que 3 instâncias é o recomendado no mongoDB, mas isoladas em outro hardware.

Instando o openssl​

Iremos precisar do openssl para gerar um arquivo-chave que será usado para autenticação com as instâncias do mongo.

DISCLAIMER

Como estamos em um ambiente windows 10, usaremos o openssl que vem junto ao git.

Abra o Git Bash, e escolha um diretório para salvar o arquivo.

1° Passo

Eu escolhi criar uma pasta para o openssl nos documentos

Git Bash
$ cd Documents/
$ mkdir openssl
$ cd openssl/

2° Passo

Vamos criar a chave usando o comando:

Git Bash
$ openssl rand -base64 756 > mongoDBKey

Para ver o conteúdo do arquivo, use o nano.

Git Bash
$ nano mongoDBKey

3° Passo

Para sair do nano use o comando: Ctrl + X.

Arquivo Chave

Você precisará do arquivo chave para autenticar as instâncias do mongoDB, ou seja, é preciso que todas as instâncias tenham uma copia do arquivo.

Criando as pastas de dados​

Cada instância do mongo utilizará um local diferente para salvar os dados, então vamos criá-los.

Eu criei uma pasta chamada mongodb_replication e criei 3 pastas chamadas db_1, db_2 e db_3, dessa forma fica muito fácil saber qual instância usa cada pasta.

4° Passo

Iniciando as instâncias​

Agora que já temos tudo o que vamos precisar, vamos iniciar as instância do mongo.

Pare o serviço do mongoDB

Antes de começar, pare o serviço do mongoDB, pois ele pode estar rodando, e essa instância padrão não será usada, mas ficará consumindo recursos de hardware.

Para abrir a aba de serviços no windows, use o comando: Ctrl + R e digite services.msc.

5° Passo

Com o mongoDB parado, vamos iniciar as instâncias, precisamos abrir um terminal para cada instância, ou seja, serão três terminais abertos.

Abra os terminais como administrador

Para evitar problemas abra os terminais como administrador.

Abra em uma área de trabalho separada

O windows 10 tem um recurso onde podemos trabalhar com diversas abas de trabalho, para abrir uma nova aba de trabalho, use o comando: Ctrl + Windows + D.

Você pode navegar fácilmente entre as abas de trabalho usando o comando: Ctrl + Windows + Setas(Direita, Esquerda), para fechar a aba use o comando: Ctrl + Windows + F4.

6° Passo

Deixe todos os terminais apontando para o caminho bin do MongoDB.

7° Passo

No primeiro terminal use o comando:

Terminal de Comando
$ mongod --replSet rs0 --port 27017 --bind_ip localhost --dbpath E:\mongodb_replication\db_1 --oplogSize 128

No segundo terminal use o comando:

Terminal de Comando
$ mongod --replSet rs0 --port 27018 --bind_ip localhost --dbpath E:\mongodb_replication\db_2 --oplogSize 128

No terceiro terminal use o comando:

Terminal de Comando
$ mongod --replSet rs0 --port 27019 --bind_ip localhost --dbpath E:\mongodb_replication\db_3 --oplogSize 128

8° Passo

Agora vamos abrir outro terminal para acessar nosso cluster, ele deve está apontando para a pasta bin do MongoDB.

Abra a primeira instância do mongo com o comando:

Terminal de Comando
$ mongo --port 27017

9° Passo

Agora vamos iniciar nossa replicação com o seguinte comando:

Terminal de Comando
$ rs.initiate({
  _id: "rs0",
  members: [
    {
     _id: 0,
     host: "localhost:27017"
    },
    {
     _id: 1,
     host: "localhost:27018"
    },
    {
     _id: 2,
     host: "localhost:27019"
    }
   ]
})
Configuração básica

Nós não passamos nenhuma configuração adicional a nossas instancias, ou seja, elas ficarão com as configurações padrões. O mongoDB fornece um conjunto de configurações avançadas em sua documentação, recomendamos a leitura dessas configurações, é possivel realizar muitas coisas legais!

10° Passo

Você pode ver a configuração do servidor de replicação usando o comando:

Terminal de Comando
$ rs.conf()

11° Passo

Certo, já temos nosso cluster funcionando, agora vamos acessar pelo MongoDB Compass.

Acessar o conjunto de replicas​

Para acessar o seu conjunto de replicas use a uri: mongodb://localhost:27017,localhost:27018,localhost:27019/?replicaSet=rs0

12° Passo

Perfeito, agora iremos adicionar uma segurança a nosso cluster.

Adicionando uma segurança​

Desligue as instância do mongoDB, teremos que inicia-las usando um novo comando --keyFile.

Para desligar a instância do mongoDB, use o comando: Ctrl + C e aguarde até que a mesma encerre, não fique apertando varias vezes o Ctrl + C, pois o mongo executa algumas tarefas antes de desligar os membros do cluster.

Encerramento forçado

Com exceção do último membro restante do cluster que talvez precise ser fechado de forma forçada, os outros membros do cluster devem ser encerrados normalmente, eles não demoram mais que 10 segundos para encerrar, após dar o comando Ctrl + C.

Arquivo Chave

Lembra do nosso arquivo chave que criamos com openssl? Então vamos usa-lo agora!

Suba-as instâncias novamente com o comando:

No primeiro terminal use o comando:

Terminal de Comando
$ mongod --keyFile C:\Users\administrator\Documents\openssl\mongoDBKey --replSet rs0 --port 27017 --bind_ip localhost --dbpath E:\mongodb_replication\db_1 --oplogSize 128

No segundo terminal use o comando:

Terminal de Comando
$ mongod --keyFile C:\Users\administrator\Documents\openssl\mongoDBKey --replSet rs0 --port 27018 --bind_ip localhost --dbpath E:\mongodb_replication\db_2 --oplogSize 128

No terceiro terminal use o comando:

Terminal de Comando
$ mongod --keyFile C:\Users\administrator\Documents\openssl\mongoDBKey --replSet rs0 --port 27019 --bind_ip localhost --dbpath E:\mongodb_replication\db_3 --oplogSize 128

13° Passo

Abra o terminal e acesse o mongo com o comando:

Terminal de Comando
$ mongo --port 27017

Agora precisamos descobrir quem é o membro primario do cluster, para isso vamos usar o comando:

Terminal de Comando
$ rs.status()

14° Passo

No meu caso é a instância da porta: 27018

DICA

Para sair do mongo use o comando: exit

Vamos acessar o membro primario do cluster, para isso vamos usar o comando:

Terminal de Comando
$ mongo --port PORTA

Para criar um usuario no cluster, use o comando:

$ admin = db.getSiblingDB("admin")
$ admin.createUser(
  {
    user: "guilherme",
    pwd: "123@456#",
    roles: [ { role: "userAdminAnyDatabase", db: "admin" } ]
  }
)

15° Passo

caution

Crie senhas longas e dificeis de adivinhar, pois elas serão usadas para acessar o mongoDB. Não use a senha usada nesse manual.

Assim que o primeiro usuario for criado o mongo, tornará as operações autenticadas, então você pode logar com seu usuario com o comando:

Terminal de Comando
$ db.getSiblingDB("admin").auth("guilherme", "123@456#")
$ show dbs # Operação que exige autenticação

16° Passo

Se você foi esperto e tentou usar comandos de replicação percebeu o seguinte retorno:

17° Passo

Isso porque o mongo exige que o usuario tenha privilegios de clusterAdmin, então vamos criar outro usuario só que dessa vez, um que tenha os privilegios de clusterAdmin.

tip

Você pode alterar os privilegios do usuario que criamos, leia mais aqui.

Terminal de Comando
$ db.getSiblingDB("admin").createUser(
  {
    "user" : "clusterMaster",
    "pwd" : "123",
    roles: [ { "role" : "clusterAdmin", "db" : "admin" } ]
  }
)

18° Passo

Agora só logar com o usuario clusterMaster e usar os comandos de replicação.

19° Passo

Conclusão​

Parabéns, você conseguiu criar um cluster de replicação com mongoDB! Antes de encerrar, vamos acessar o nosso cluster com o MongoDB Compass. Recomendamos que você leia a documentação do MongoDB para aprender mais sobre seus recursos.

URL Encode

Como o MongoDB utiliza urls de conexão iremos precisar converter caracteres especiais de nossas senhas, para isso use o site urlencode.

20° Passo

Use a url abaixo para acessar o nosso cluster:

mongodb://guilherme:123%40456%23@localhost:27017,localhost:27018,localhost:27019/?replicaSet=rs0

21° Passo

Atenção

Algumas funções do MongoDB Compass exigem autenticação com o usuario que tenha privilegios de clusterAdmin.

Referências​