利用 Docker 容器玩转 MongoDB – wiki词典

利用 Docker 容器玩转 MongoDB

在现代应用开发中，数据库是不可或缺的组成部分。MongoDB 作为一种流行的 NoSQL 数据库，以其灵活的文档模型和横向扩展能力受到了广泛欢迎。与此同时，Docker 容器技术彻底改变了我们打包、分发和运行应用程序的方式，提供了轻量级、可移植且自给自足的运行环境。

将 MongoDB 与 Docker 结合使用，能够带来诸多优势：
* 环境隔离：避免了与主机系统或其他应用程序之间的依赖冲突。
* 快速部署：几秒钟内即可启动 MongoDB 实例，极大提升开发和测试效率。
* 一致性：无论在开发、测试还是生产环境，都能确保 MongoDB 运行环境的一致性。
* 资源高效：容器比虚拟机更轻量，启动更快，占用的系统资源更少。
* 易于管理：Docker 提供了强大的命令行工具和 API，简化了 MongoDB 实例的生命周期管理。

本文将详细介绍如何利用 Docker 容器来部署和管理 MongoDB，从单容器部署到使用 Docker Compose 构建多服务环境，帮助您充分发挥两者的优势。

前提条件

在开始之前，请确保您的系统已安装 Docker。您可以通过运行以下命令来检查 Docker 是否已正确安装：

bash
docker --version
docker compose version # 如果您打算使用 Docker Compose

如果未安装，请访问 Docker 官方网站（https://www.docker.com/get-started）下载并安装适用于您操作系统的 Docker Desktop。

1. 单个 Docker 容器运行 MongoDB

最简单的方式是直接拉取 MongoDB 官方镜像并运行一个容器。

1.1 拉取 MongoDB 镜像

首先，我们需要从 Docker Hub 拉取 MongoDB 的官方镜像。您可以指定特定版本，例如 mongo:6.0，或者使用 mongo:latest 来获取最新稳定版。

bash
docker pull mongo:latest

1.2 启动 MongoDB 容器

拉取完成后，您可以使用 docker run 命令启动 MongoDB 容器。

基本启动（不推荐用于生产）：

bash
docker run -d --name my-mongo mongo:latest

上述命令会：
* -d: 在后台运行容器。
* --name my-mongo: 为容器指定一个易于识别的名称 my-mongo。
* mongo:latest: 使用刚刚拉取的 MongoDB 镜像。

推荐启动（带有端口映射和数据持久化）：

为了能够从主机访问 MongoDB，并确保数据在容器重启或删除后不会丢失，我们需要进行端口映射和数据卷挂载。

bash
docker run -d \
--name my-mongo \
-p 27017:27017 \
-v mongo-data:/data/db \
mongo:latest

这里新增了两个重要选项：
* -p 27017:27017: 将主机的 27017 端口映射到容器的 27017 端口。27017 是 MongoDB 的默认端口。这样，您就可以从主机通过 localhost:27017 连接到容器内的 MongoDB 实例。
* -v mongo-data:/data/db: 创建一个名为 mongo-data 的 Docker 命名卷（volume），并将其挂载到容器内部 MongoDB 存储数据（默认路径 /data/db）的位置。这是实现数据持久化的关键。即使容器被删除，只要数据卷 mongo-data 不被删除，您的数据就会被保留。

您可以通过 docker ps 命令查看正在运行的容器：

bash
docker ps

您应该能看到 my-mongo 容器正在运行，并且端口映射已生效。

2. 连接到 MongoDB 容器

2.1 使用 mongo shell

如果您在主机上安装了 MongoDB 客户端工具（包括 mongo shell），可以直接连接。

bash
mongo --host localhost --port 27017

或者，您也可以进入 MongoDB 容器内部，使用容器自带的 mongo shell：

bash
docker exec -it my-mongo mongo

2.2 使用应用程序连接

在您的应用程序中，可以使用以下连接字符串连接到 Docker 容器中的 MongoDB：

mongodb://localhost:27017/mydatabase

3. 使用 Docker Compose 管理 MongoDB

当您的项目需要多个服务协同工作时，例如一个应用服务器、一个 MongoDB 数据库和一个缓存服务，手动管理每个容器会变得复杂。Docker Compose 是一个强大的工具，允许您使用 YAML 文件来定义和运行多容器 Docker 应用程序。通过 Compose，您可以使用单个命令启动所有服务。

3.1 创建 docker-compose.yml 文件

在您的项目根目录下创建一个名为 docker-compose.yml 的文件，并添加以下内容：

“`yaml
version: ‘3.8’ # Docker Compose 文件格式版本

services:
mongodb:
image: mongo:latest # 使用 MongoDB 官方镜像
container_name: mongodb_container # 指定容器名称
ports:
– “27017:27017” # 端口映射：主机端口:容器端口
volumes:
– mongo_data:/data/db # 数据持久化：将命名卷挂载到容器数据目录
environment: # 设置环境变量，这里用于初始化一些配置
MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: admin # MongoDB root 用户名
MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: password # MongoDB root 密码
# ⚠️ 在生产环境请使用更复杂的密码，并通过 Docker Secrets 或其他安全方式管理
restart: always # 容器退出后总是重启

# 如果您还需要其他服务（例如您的应用程序），可以在这里添加
# myapp:
# build: . # 如果您的应用有 Dockerfile，可以从当前目录构建
# ports:
# – “80:80”
# depends_on:
# – mongodb # 声明 myapp 依赖于 mongodb 服务，这样 mongodb 会先启动
# environment:
# MONGO_URI: mongodb://admin:password@mongodb:27017/mydatabase?authSource=admin

volumes:
mongo_data: # 定义一个命名卷用于数据持久化
“`

文件说明：
* version: 指定 Compose 文件格式版本。
* services: 定义了应用中的各个服务。
* mongodb: 这是我们 MongoDB 服务的名称。
* image: 使用 mongo:latest 镜像。
* container_name: 为容器设置一个固定名称，方便管理和网络发现。
* ports: 映射主机 27017 端口到容器 27017 端口。
* volumes: 使用 mongo_data 命名卷进行数据持久化，确保数据不会丢失。
* environment: 设置了 MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME 和 MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD。当容器首次启动时，这些环境变量会被 MongoDB 容器识别，并自动创建一个具有这些凭据的 root 用户。 这对于快速启动一个带有基本认证的数据库非常有用。
* restart: always: 确保 MongoDB 容器在发生故障或 Docker 守护进程重启时自动重启。
* volumes: 在文件底部定义了所有命名卷。mongo_data 是一个 Docker 托管的数据卷，用于持久化 MongoDB 的数据。

3.2 启动和停止服务

在 docker-compose.yml 文件所在的目录下，打开终端并运行以下命令来启动所有服务：

bash
docker compose up -d

• up: 根据 docker-compose.yml 文件创建并启动服务。
• -d: 在后台（detached mode）运行容器。

Compose 会自动下载所需的镜像（如果本地没有），创建网络，并启动服务。您可以通过 docker compose ps 命令查看服务的状态：

bash
docker compose ps

要停止并移除所有服务、网络和卷（但会保留命名卷 mongo_data 中的数据）：

bash
docker compose down

如果要彻底删除包括数据卷在内的所有内容，请使用：

bash
docker compose down --volumes

连接到 Docker Compose 中的 MongoDB：

当您在 docker-compose.yml 文件中定义了 environment 变量来设置用户名和密码时，您需要使用这些凭据来连接。

通过 mongo shell 连接（从主机）：

bash
mongo "mongodb://admin:password@localhost:27017/admin?authSource=admin"
这里，admin 是数据库名称，authSource=admin 指定认证数据库。

如果您的应用程序与 MongoDB 在同一个 Docker Compose 网络中运行（例如上面注释掉的 myapp 服务），它可以通过服务名称 mongodb 来访问数据库，因为 Compose 会自动为服务创建 DNS 解析。例如：

mongodb://admin:password@mongodb:27017/mydatabase?authSource=admin

4. 高级主题（简介）

• 认证与授权：虽然我们已经通过环境变量设置了 root 用户，但在生产环境中，建议创建更精细的用户和角色，并利用 Docker Secrets 来安全地管理敏感凭据。
• MongoDB Replica Set (副本集)：为了实现高可用性和数据冗余，生产环境通常会部署 MongoDB 副本集。这可以通过多个 MongoDB 容器配合 --replSet 参数和适当的网络配置来完成。Docker Compose 可以很好地编排这样的多容器部署。
• 监控：利用 Docker 提供的日志和监控工具，或者集成 Prometheus、Grafana 等第三方工具，对 MongoDB 容器进行性能监控和健康检查。
• 备份与恢复：定期对 MongoDB 数据卷进行备份是至关重要的。您可以利用 docker cp 命令或专业的备份工具来操作数据。

结论

通过本文的介绍，您应该已经掌握了如何利用 Docker 容器来部署和管理 MongoDB。无论是简单的单容器开发环境，还是通过 Docker Compose 编排的复杂多服务应用，Docker 都为 MongoDB 提供了高效、灵活且可重复的环境。它极大地简化了数据库的设置、配置和维护工作，让开发者能够更专注于业务逻辑的实现。拥抱 Docker 与 MongoDB 的组合，将为您的应用开发和部署流程带来革命性的提升。