面试题：MongoDB副本集安全增强之TLS/SSL配置

Question

阐述在MongoDB副本集中配置TLS/SSL加密的详细过程，包括生成证书、配置副本集成员以及客户端连接时如何启用TLS/SSL 。同时说明这样做对副本集性能可能产生的影响及应对策略。

Answer 1

1. 生成证书

1. 安装OpenSSL：
   • 在Linux系统（如Ubuntu）上，使用命令sudo apt - get install openssl安装。
   • 在CentOS系统上，使用命令sudo yum install openssl安装。
2. 生成CA证书：
   • 创建CA私钥：openssl genrsa -out ca.key 4096
   • 生成CA证书：openssl req -new -x509 -days 3650 -key ca.key -out ca.crt -subj "/C = CN/ST = SomeState/L = SomeCity/O = MyCompany/OU = MyDepartment/CN = myCA"
3. 生成服务器证书：
   • 生成服务器私钥：openssl genrsa -out server.key 4096
   • 生成证书签名请求（CSR）：openssl req -new -key server.key -out server.csr -subj "/C = CN/ST = SomeState/L = SomeCity/O = MyCompany/OU = MyDepartment/CN = your_hostname"
   • 使用CA证书签署服务器证书：openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -days 3650
4. 生成客户端证书：
   • 生成客户端私钥：openssl genrsa -out client.key 4096
   • 生成客户端CSR：openssl req -new -key client.key -out client.csr -subj "/C = CN/ST = SomeState/L = SomeCity/O = MyCompany/OU = MyDepartment/CN = client"
   • 使用CA证书签署客户端证书：openssl x509 -req -in client.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out client.crt -days 3650

2. 配置副本集成员

1. 编辑MongoDB配置文件：
   • 对于每个副本集成员，编辑其mongod.conf文件。
   • 添加以下配置启用TLS/SSL：

   net:
     tls:
       mode: requireTLS
       certificateKeyFile: /path/to/server.crt.pem
       CAFile: /path/to/ca.crt.pem
   

   • 重启mongod服务使配置生效：
     • 在Ubuntu上：sudo systemctl restart mongod
     • 在CentOS上：sudo systemctl restart mongod

3. 客户端连接时启用TLS/SSL

1. 使用mongo shell连接：
   • 提供CA证书路径：mongo --tls --tlsCAFile /path/to/ca.crt.pem --host <host>:<port>
   • 如果需要客户端证书认证：mongo --tls --tlsCAFile /path/to/ca.crt.pem --tlsCertificateKeyFile /path/to/client.crt.pem --host <host>:<port>
2. 使用驱动程序连接：
   • Python（pymongo）：

   from pymongo.mongo_client import MongoClient
   client = MongoClient(
       "mongodb://<host>:<port>",
       tls=True,
       tlsCAFile="/path/to/ca.crt.pem",
       tlsCertificateKeyFile="/path/to/client.crt.pem"
   )
   

   • Java（MongoDB Java Driver）：

   MongoClientSettings settings = MongoClientSettings.builder()
      .applyToSslSettings(builder -> {
           builder.enabled(true)
              .invalidHostNameAllowed(false)
              .context(sslContext);
       })
      .build();
   MongoClient mongoClient = MongoClients.create(settings);
   

4. 对副本集性能的影响及应对策略

影响：

• 增加CPU负载：加密和解密操作需要额外的CPU资源，可能导致CPU使用率升高。
• 增加网络延迟：加密后数据量增加，网络传输时间变长，特别是在网络带宽有限的情况下。

应对策略：

• 硬件升级：升级服务器硬件，例如使用更强大的CPU，增加内存等，以应对额外的计算负载。
• 优化网络：确保网络带宽充足，减少网络拥塞，例如升级网络设备、优化网络拓扑等。
• 调整副本集配置：根据实际情况，合理调整副本集成员数量和分布，以平衡负载。例如，将一些读操作分配到延迟较低的副本集成员上。