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多集群架构

Kubernetes 操作符支持在多个 Kubernetes 集群中部署 MongoDB 数据库资源和 Ops Manager 资源。这提供了地理备份、灾难恢复功能和提高的韧性。

重要

您无法将现有的 MongoDB Ops Manager 部署从单集群拓扑转换为多集群拓扑。如果您以单集群模式开始，则必须重新开始并重新部署。在初始部署之前规划拓扑结构。

单集群和多集群模式

您可以使用以下设置通过 Kubernetes 操作符控制部署 MongoDB 资源的模式：

spec.topology — 控制 Ops Manager 应用程序的模式。
spec.applicationDatabase.topology — 控制应用程序数据库的模式。

如下示例所示，如果将 spec.topology 和 spec.applicationDatabase.topology 都设置为 MultiCluster，则会为 MongoDB Ops Manager 资源及其应用程序数据库启用多集群模式：

spec:
  topology: MultiCluster
  applicationDatabase:
    topology: MultiCluster

在多集群模式下，您可以从单个节点集群开始，并根据需要进行扩展。具体而言：

单节点集群启动：部署可以从一个节点集群开始。
最小应用程序数据库副本集：最小 3 节点的应用程序数据库副本集可以在单节点集群上运行，之后再扩展到多个集群。
单个应用程序实例：单个 MongoDB Ops Manager 应用程序实例可以在一个集群上运行，后续再添加其他集群。

在单集群模式（默认）下，省略拓扑结构设置或将其设置为 SingleCluster。

多集群部署限制

多集群部署适用以下限制：

使用高于 5.0.7 的 Ops Manager 版本。
仅将机密用于机密存储。HashiCorp Vault 不受支持。
对于 Kubernetes 操作符不管理 MongoDBOpsManager 和 MongoDB 资源的部署，必须在 MongoDB Ops Manager 中手动配置 KMIP 备份加密设置。
不要将 ServiceMonitor 添加到 MongoDBMultiCluster 资源。不支持 Prometheus 集成。
您无法将现有的单集群 MongoDB 资源迁移到多集群资源。

单集群部署和多集群部署之间的区别

能力或要求	单集群	多集群
操作符必须与 MongoDB Ops Manager 和应用程序数据库在同一集群中	是	No
Ops Manager 和应用程序数据库集群所需的服务网格	No	是
HashiCorp Vault 支持	是	No
支持所有备份机制	是	否。仅限 S3兼容的 oplog/快照。
KMIP加密	是	带有限制

多集群 MongoDB 数据库资源部署图

您可以创建带有或不带有服务网格的多集群 MongoDB 部署。

在这两种情况下，Kubernetes 操作符：

在中央集群上监视 MongoDBMultiCluster 规范。
使用已挂载的kubeconfig与节点集群通信。
在每个节点集群中创建 ConfigMaps、Secrets、Services 和 StatefulSets。
将MongoDB副本集成员部署到相应的集群。
监控中心集群和节点事件。
协调资源以确认所需状态。

使用Kubernetes Operator 的MongoDB控制器的多 Kubernetes集群MongoDB 部署由一个中央集群和一个或多个Kubernetes节点集群组成：

中央集群具有以下角色：
- 托管Kubernetes Operator 的MongoDB控制器
- 充当多 Kubernetes 集群 MongoDB 部署的控制平面
- 托管 MongoDB 副本集的MongoDBMultiCluster资源规范
- 托管 Ops Manager（如果您使用 Kubernetes Operator 部署 Ops Manager）
- 还可以托管 MongoDB 副本集的成员
注意
中央集群也称为操作符集群。
成员集群托管 MongoDB 副本集。

注意

如果中央集群发生故障，在恢复访问权限或将 Kubernetes Operator 重新部署到另一个集群之前，您无法使用 Kubernetes Operator 更改部署。请参阅灾难恢复。

使用服务网格

服务网格可以管理跨集群的 MongoDB 节点发现并处理节点间通信。下图演示了带有服务网格的多集群部署：

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无服务网格

外部域和 DNS 区域处理跨集群通信。请参阅通过外部域和 DNS 区域启用外部连接。下图演示了不使用服务网格的多集群部署：

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多集群 MongoDB Ops Manager 资源部署图

下图显示了部署在多个 Kubernetes 集群上的 MongoDB Ops Manager 应用程序、应用程序数据库和备份守护程序：

多集群 MongoDB Ops Manager 部署的关键元素：

中央集群（示例，节点集群 0）存储用于管理所有节点集群的 kubeconfig 密钥 (mongodb-enterprise-operator-multi-cluster-kubeconfig) 和集群映射 ConfigMap。
集群映射 ConfigMaps 追踪集群名称与索引之间的关系：
- <om_resource_name>-cluster-mapping — 将 spec.clusterSpecList 条目映射到集群索引。
- <om_resource_name>-db-cluster-mapping — 将 spec.applicationDatabase.clusterSpecList 条目映射到集群索引。
- <om_resource_name>-db-member-spec — 记录每个集群的副本数以进行灾难恢复。
应用程序有状态集在每个集群上命名为 <om_resource_name>-<cluster_index>。操作符创建一个包含所有本地 Pod 的 ClusterIP 服务 (<om_resource_name>-svc)，外加一个可选的 LoadBalancer 服务 (<om_resource_name>-svc-ext)，用于外部访问。
应用程序数据库有状态集命名为 <om_resource_name>-db-<cluster_index>。每个 Pod 服务 (<om_resource_name>-db-<cluster_index>-<pod_index>-svc) 可以在服务网格中实现单个 mongod 可寻址性。
备份守护程序 StatefulSets 命名为 <om_resource_name>-backup-daemon-<cluster_index>，如果 spec.backup.enabled 为 true，则创建。

多集群网络

多集群部署的网络概述

下表介绍了在多集群部署中连接到 MongoDB Ops Manager 应用程序的客户端和服务类型以及它们使用的 URL：

来源	用途	URL
Kubernetes Operator	配置 MongoDB Ops Manager，启用监控	默认 FQDN `<om_resource_name>-svc.<namespace>.svc.cluster.local` 或 `spec.opsManagerURL`
Kubernetes Operator	配置特定的 MongoDB 部署	项目 ConfigMap（来自使用 ConfigMap 为每个 MongoDB 部署创建一个项目）
应用程序数据库中的 MongoDB Agent	从 Ops Manager 接收自动化配置	无头模式（无需 Ops Manager 连接）
应用程序数据库中的监控代理	向 MongoDB Ops Manager 发送监控数据	默认 FQDN 或 `spec.opsManagerURL`
`MongoDB` 资源中的 MongoDB Agent	从 MongoDB Ops Manager 接收自动化配置，包括备份和恢复说明	项目 ConfigMap
user	访问 MongoDB Ops Manager 用户界面或 API	通过外部域 `spec.externalConnectivity`

多集群 Ops Manager 部署的服务网格要求

对于多集群 MongoDB Ops Manager 部署，请将托管应用程序数据库和 MongoDB Ops Manager 应用程序的 Kubernetes 集群添加到同一服务网格。这可以实现：

跨集群部署组件之间的网络连接。
每 Pod 服务 FQDN 的跨集群 DNS 解析。

此外，我们还建议将中央集群添加到同一个服务网格中，这样它就可以直接托管 MongoDB Ops Manager 应用程序和应用程序数据库实例。

为以下集群配置服务网格：

中央集群（您在其中安装 Kubernetes Operator）
所有托管 MongoDB Ops Manager 应用程序实例的节点 Kubernetes 集群
所有托管应用程序数据库实例的节点 Kubernetes 集群

服务网格可确保每个 MongoDB Ops Manager 实例都可以连接到每个应用程序数据库实例，即使跨集群也是如此。部署后，每个 MongoDB Ops Manager API 终结点都必须能直接连接到每个应用程序数据库节点。

多集群 MongoDB Ops Manager 部署的负载均衡

For multi-cluster Ops Manager deployments, each cluster can expose its Ops Manager Application Pods individually using a LoadBalancer-type service. Create this service using spec.externalConnectivity and point an external domain to its external IP address. To learn more about configuring load balancing in multi-cluster deployments, see Service Mesh Requirements for Multi-Cluster Ops Manager Deployments.

由于 Kubernetes 操作符不原生支持跨集群负载均衡，因此必须在外部配置负载均衡。为 MongoDB Ops Manager 部署启用跨集群负载均衡的方法如下：

外部负载均衡器：为所有托管 Ops Manager 应用程序的集群配置外部网络负载均衡器（直通代理）。负载均衡器以循环方式将流量转发到每个集群的 LoadBalancer 服务。下图说明了这种方法：

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带代理的服务网格：使用服务网格的跨集群负载均衡。在一个集群上部署代理（如 Nginx 或 HAProxy），将其对外暴露，并配置 TCP 直通到 <om_resource_name>-svc.<namespace>.svc.cluster.local。下图说明了这种方法：

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MongoDB Ops Manager 部署的多集群性能考虑

The geographical distribution of Application Database and Ops Manager instances can impact the performance of the Ops Manager Application and backup/restore processes. See Performance in Multi-Region Deployments.

为了最大程度地发挥多集群韧性和可用性的优势，尽可能在同一地理区域部署所有组件。

可能导致性能下降的原因包括：

MongoDB Ops Manager 应用程序与主应用程序数据库节点之间的网络延迟增加。
执行备份作业的 MongoDB 数据库节点和 MongoDB Ops Manager 应用程序之间的延迟增加。

If you plan geographically distant deployments, contact MongoDB Support for assistance.

多集群 MongoDB 数据库资源功能

以下多集群功能使用与单集群部署相同的程序：

使用 DNS SRV 记录连接：使用 Kubernetes 操作符创建的秘密中的 connectionString.standardSrv DNS 种子列表连接字符串。请参阅从 Kubernetes 内部连接到 MongoDB 数据库资源，然后选择 Using the Kubernetes Secret 标签页。
管理数据库用户的安全性：使用与单集群部署相同的 LDAP、SCRAM、X.509 和 OIDC 身份验证程序，但有以下例外：
- 多集群程序仅适用于副本集（不支持分片集群）。
- 在 mongodbResourceRef 中，指定多集群副本集名称。
可查询备份（单集群 |onprem| 仅限）：如果 MongoDB Ops Manager 部署在单个集群上，则可以配置可查询备份。多集群 MongoDB Ops Manager 部署不支持可查询备份。

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