如何使用pymongo正确连接MongoDB数据库并解决认证失败问题

1. 认证失败的常见场景

在使用pymongo连接MongoDB数据库时，认证失败(AuthenticationFailed)是最常见的连接问题之一。这个问题通常发生在以下几种情况：

凭证错误：用户名或密码输入不正确
认证机制不匹配：MongoDB服务器配置的认证机制与客户端不兼容
数据库指定错误：认证数据库与用户创建时指定的数据库不一致
网络问题：防火墙或网络配置阻止了认证请求
版本不兼容：pymongo驱动版本与MongoDB服务器版本存在兼容性问题

2. 错误诊断与排查

当遇到认证失败问题时，首先应该执行以下诊断步骤：

from pymongo import MongoClient
try:
    client = MongoClient(
        "mongodb://username:password@host:port/admin",
        authSource="admin",
        authMechanism="SCRAM-SHA-256"
    )
    # 测试连接
    client.server_info()
    print("连接成功")
except Exception as e:
    print(f"连接失败: {e}")

常见的错误信息包括：

"AuthenticationFailed: Authentication failed" - 通用认证失败
"OperationFailure: Authentication mechanism not supported" - 认证机制不支持
"ServerSelectionTimeoutError" - 服务器选择超时

3. 解决方案与最佳实践

3.1 检查凭证信息

确保用户名和密码正确是最基本的检查。可以通过Mongo Shell验证：

mongo -u username -p password --authenticationDatabase admin

3.2 指定正确的认证数据库

在连接字符串中明确指定authSource参数非常重要：

client = MongoClient(
    "mongodb://username:password@host:port",
    authSource="admin"  # 用户创建时所在的数据库
)

3.3 选择合适的认证机制

MongoDB支持多种认证机制，常用的包括：

SCRAM-SHA-1 (默认)
SCRAM-SHA-256 (更安全)
MONGODB-X509 (证书认证)
GSSAPI (Kerberos)

明确指定认证机制：

client = MongoClient(
    "mongodb://username:password@host:port",
    authMechanism="SCRAM-SHA-256"
)

3.4 TLS/SSL连接配置

对于启用了SSL的MongoDB服务器，需要额外配置：

client = MongoClient(
    "mongodb://username:password@host:port",
    ssl=True,
    tlsAllowInvalidCertificates=True  # 仅测试环境使用
)

3.5 版本兼容性检查

确保pymongo版本与MongoDB服务器版本兼容：

MongoDB版本	推荐pymongo版本
4.4+	3.11+
5.0+	4.0+

4. 高级连接配置示例

一个完整的生产环境连接配置应该包含以下要素：

from pymongo import MongoClient

client = MongoClient(
    host="mongodb://cluster1.example.com,cluster2.example.com",
    port=27017,
    username="production_user",
    password="secure_password",
    authSource="admin",
    authMechanism="SCRAM-SHA-256",
    replicaSet="myReplicaSet",
    readPreference="secondaryPreferred",
    connectTimeoutMS=30000,
    socketTimeoutMS=45000,
    ssl=True,
    tlsCAFile="/path/to/ca.pem"
)

5. 监控与维护建议

为确保连接稳定性，建议：

实现连接池监控
设置合理的超时参数
定期轮换凭证
记录连接失败日志
使用retry机制处理瞬时故障