MongoDB 单机部署全攻略：从安装到调优的完整指南

一、MongoDB单机部署的适用场景与优势

MongoDB作为一款基于文档的NoSQL数据库，其单机部署模式适用于开发测试环境、小型应用或对高可用性要求不高的场景。相比集群部署，单机模式具有部署简单、资源占用低、维护成本低等优势。对于开发者而言，单机部署可以快速搭建本地开发环境，验证业务逻辑；对于中小企业，单机部署可作为初期数据存储方案，降低技术门槛。

1.1 适用场景分析

• 开发测试环境：快速搭建本地数据库，支持代码调试和单元测试。
• 小型应用：用户量较少、数据量可控的Web应用或移动应用后端。
• 边缘计算：物联网设备或嵌入式系统中的本地数据存储。
• 数据备份临时存储：作为集群节点的临时数据迁移中转站。

1.2 单机部署的核心优势

• 部署效率高：无需配置分片、副本集等复杂架构。
• 资源占用低：单进程运行，适合资源有限的物理机或虚拟机。
• 维护简单：无需处理集群节点间的网络同步问题。
• 成本可控：无需额外购买负载均衡器或仲裁节点。

二、MongoDB单机部署前的环境准备

2.1 操作系统兼容性

MongoDB支持主流Linux发行版（Ubuntu、CentOS等）、Windows Server及macOS。推荐使用Linux系统，因其对内核参数调优更灵活。例如，在Ubuntu 20.04上部署时，需确保系统已更新至最新版本：

sudo apt update && sudo apt upgrade -y

2.2 硬件资源要求

• CPU：至少2核，建议4核以上以支持并发查询。
• 内存：根据数据量调整，生产环境建议16GB以上。
• 磁盘：SSD优于HDD，IOPS直接影响写入性能。
• 网络：千兆网卡，若作为远程服务需开放27017端口。

2.3 依赖库安装

MongoDB依赖libcurl4、openssl等库，可通过包管理器安装：

# Ubuntu示例
sudo apt install -y libcurl4 openssl libssl-dev

三、MongoDB单机部署详细步骤

3.1 下载与安装

从MongoDB官网下载对应版本的TGZ包（如mongodb-linux-x86_64-ubuntu2004-6.0.5.tgz），解压至指定目录：

tar -xzvf mongodb-linux-x86_64-ubuntu2004-6.0.5.tgz
sudo mv mongodb-linux-x86_64-ubuntu2004-6.0.5 /opt/mongodb

3.2 配置环境变量

编辑~/.bashrc文件，添加MongoDB的bin目录到PATH：

echo 'export PATH=/opt/mongodb/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

3.3 创建数据目录与日志文件

sudo mkdir -p /data/mongodb
sudo chown -R `whoami` /data/mongodb
touch /data/mongodb/mongod.log

3.4 配置文件编写

创建/etc/mongod.conf文件，配置核心参数：

storage:
  dbPath: /data/mongodb
  journal:
    enabled: true
systemLog:
  destination: file
  path: /data/mongodb/mongod.log
  logAppend: true
processManagement:
  fork: true
net:
  port: 27017
  bindIp: 0.0.0.0  # 生产环境建议改为127.0.0.1

3.5 启动MongoDB服务

使用mongod命令启动，并指定配置文件：

mongod --config /etc/mongod.conf

验证服务是否运行：

ps aux | grep mongod
netstat -tulnp | grep 27017

四、MongoDB单机部署后的优化配置

4.1 内存参数调优

在/etc/mongod.conf中调整wiredTiger引擎的缓存大小（建议为内存的50%-60%）：

storage:
  wiredTiger:
    engineConfig:
      cacheSizeGB: 8  # 16GB内存时建议值

4.2 索引优化策略

• 复合索引：对高频查询条件建立组合索引。
• 稀疏索引：对可能为null的字段使用稀疏索引节省空间。
• TTL索引：自动过期删除临时数据，示例：

  db.logs.createIndex({createdAt: 1}, {expireAfterSeconds: 3600})

4.3 日志级别调整

根据需求调整日志详细程度，开发环境可设为DEBUG，生产环境建议INFO：

systemLog:
  component:
    accessControl:
      verbosity: 1
    command:
      verbosity: 1

五、常见问题与解决方案

5.1 启动失败排查

• 端口冲突：使用netstat -tulnp | grep 27017检查端口占用。
• 数据目录权限：确保运行用户对/data/mongodb有读写权限。
• 配置文件错误：通过mongod --config /etc/mongod.conf --fork测试配置。

5.2 性能瓶颈分析

• 慢查询日志：在配置文件中启用慢查询记录：

  operationProfiling:
  mode: slowOp
  slowOpThresholdMs: 100

• 监控工具：使用mongostat和mongotop实时监控：

  mongostat --host 127.0.0.1 --port 27017
  mongotop 10 --host 127.0.0.1  # 每10秒刷新一次

5.3 数据备份与恢复

• 逻辑备份：使用mongodump导出数据：

  mongodump --host 127.0.0.1 --db testdb --out /backup/

• 物理备份：直接复制数据目录（需停止服务或使用LVM快照）。

六、单机部署的局限性及升级路径

6.1 单机模式的不足

• 数据可靠性低：单点故障导致数据丢失风险。
• 扩展性差：无法通过增加节点提升性能。
• 服务连续性差：维护时需停机。

6.2 向集群升级的步骤

1. 配置副本集：在另一台服务器部署mongod实例。
2. 初始化副本集：

   rs.initiate({
   _id: "rs0",
   members: [
    {_id: 0, host: "node1:27017"},
    {_id: 1, host: "node2:27017"}
   ]
   })

3. 数据迁移：使用mongorestore将单机数据导入集群。

七、最佳实践总结

1. 开发环境标准化：使用Docker镜像快速重建环境，示例Dockerfile：

   FROM mongo:6.0.5
   COPY mongod.conf /etc/
   VOLUME /data/db
   CMD ["mongod", "--config", "/etc/mongod.conf"]

2. 生产环境安全加固：
   • 启用认证：--auth参数启动。
   • 限制IP访问：bindIp: 192.168.1.100。
3. 定期维护：
   • 每周执行db.repairDatabase()修复碎片。
   • 每月检查日志文件大小，避免磁盘占满。

通过以上步骤，开发者可以快速完成MongoDB单机部署，并根据实际需求进行性能调优和问题排查。对于业务增长后的扩展需求，本文提供的集群升级路径可作为技术储备。