『MongoDB』MongoDB部署架构——复制集篇（Replica Set）
目录
一、复制集机制及原理
1 复制集的作用
-
MongoDB 复制集的主要意义在于实现服务高可用
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它的现实依赖于两个方面的功能：
1.数据写入时将数据迅速复制到另一个独立节点上
2.在接受写入的节点发生故障时自动选举出一个新的替代节点 -
在实现高可用的同时，复制集实现了其他几个附加作用：
1.数据分发：将数据从一个区域复制到另一个区域，减少另一个区域的读延迟
2.读写分离：不同类型的压力分别在不同的节点上执行
3.异地容灾：在数据中心故障时候快速切换到异地
2 典型复制集结构
- 一个典型的复制集由3个以上具有投票权的节点组成，包括：
- 一个主节点（PRIMARY）：接受写入操作和选举时投票
- 两个（或多个）从节点（SECONDARY）：复制主节点上的新数据和选举时投票
- 不推荐使用 Arbiter（投票节点/仲裁节点）
3 数据是如何复制的？
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当一个修改操作，无论是插入、更新或删除，到达主节点时，它对数据的操作将被记录下来（经过一些必要的转换），这些记录称为 oplog。
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从节点通过在主节点上打开一个 tailable 游标不断获取新进入主节点的 oplog，并在自己的数据上回放，以此保持跟主节点的数据一致。
4 通过选举完成故障恢复
- 具有投票权的节点之间两两互相发送心跳；
- 当
5次心跳未收到时判断为节点失联； - 如果失联的是主节点，从节点会发起选举，选出新的主节点；
- 如果失联的是从节点则不会产生新的选举；
- 选举基于
RAFT一致性算法实现，选举成功的必要条件是大多数投票节点存活； - 复制集中最多可以有
50个节点，但具有投票权的节点最多7个。
5 影响选举的因素
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整个集群必须有
大多数节点存活； -
被选举为主节点的节点必须：
- 能够与多数节点建立连接
- 具有较新的 oplog
- 具有较高的优先级（如果有配置）
6 复制集节点常见选项
- 是否具有投票权（v 参数）：有则参与投票；
- 优先级（priority 参数）：优先级越高的节点越优先成为主节点。优先级为0的节点无法成为主节点；
- 隐藏（hidden 参数）：复制数据，但对应用不可见。隐藏节点可以具有投票仅，但优先级必须为0；
- 延迟（slaveDelay 参数）：复制 n 秒之前的数据，保持与主节点的时间差。
7 复制集注意事项
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关于硬件：
因为正常的复制集节点都有可能成为主节点，它们的地位是一样的，因此硬件配置上尽可能一致；
为了保证节点不会同时宕机，各节点使用的硬件必须具有独立性。 -
关于软件：
复制集各节点软件版本必须一致，以避免出现不可预知的问题。 -
增加节点不会增加系统写性能！！！
二、搭建 MongoDB 复制集
搭建目标
本实验中，我将通过在一台机器上运行3个实例来搭建一个最简单的复制集。我将会带展示以下几点：
- 如何启动一个 MongoDB 实例
- 如何将3个 MongoDB 实例搭建成一个复制集
- 如何对复制集运行参数做一些常规调整
1 搭建准备
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安装最新的 MongoDB 版本
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Windows 系统请事先配置好 MongoDB 可执行文件的环境变量
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Linux 和 Mac 系统请配置 PATH 变量
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确保有 10GB 以上的硬盘空间
2 复制集节点创建
MongoDB 启动时将使用一个数据目录存放所有数据文件。我们将为3个复制集节点创建各自的数据目录。
2.1 在Linux原生环境下搭建
2.1.1 创建数据目录
- mkdir -p /data/db{1,2,3}
2.1.2 准备配置文件
复制集的每个mongod进程应该位于不同的服务器。现在在一台机器上运行3个进程，因此要为它们各自配置：
-
不同的端口。示例中将使用28017/28018/28019
-
不同的数据目录。示例中将使用：
/data/db1
/data/db2
/data/db3 -
不同日志文件路径。示例中将使用：
/data/db1/mongod.log
/data/db2/mongod.log
/data/db3/mongod.log -
在相应的数据目录下创建以下mongod.conf文件，注意：
#注释的代表那行是需要修改的
# /data/db1/mongod.conf
systemLog:
destination: file
path: /data/db1/mongod.log # log path
logAppend: true
storage:
dbPath: /data/db1 # data directory
net:
bindIp: 0.0.0.0 port: 28017 # port
replication:
replSetName: rs0
processManagement:
fork: true
2.1.3 启动 MongoDB 进程
mongod -f /data/db1/mongod.conf
mongod -f /data/db2/mongod.conf
mongod -f /data/db3/mongod.conf
注意：如果启用了 SELinux，可能阻止上述进程启动。简单起见请关闭 SELinux。
如果以上步骤都已完成，那么离成功就差一小步了，跳到
第三点查看复制集的配置。
2.2 在Windows下搭建
2.2.1 创建数据目录
- md c:datadb1
- md c:datadb2
- md c:datadb3
2.2.2 准备配置文件
复制集的每个mongod进程应该位于不同的服务器。现在在一台机器上运行3个进程，因此要为它们各自配置：
-
不同的端口。示例中将使用28017/28018/28019
-
不同的数据目录。示例中将使用：
c:datadb1
c:datadb2
c:datadb3 -
不同日志文件路径。示例中将使用：
c:datadb1mongod.log
c:datadb2mongod.log
c:datadb3mongod.log -
在相应的数据目录下创建以下mongod.conf文件，注意：
#注释的代表那行是需要修改的
# c:datadb1mongod.conf
systemLog:
destination: file
path: c:data1mongod.log # 日志文件路径
logAppend: true
storage:
dbPath: c:data1 # 数据目录
net:
bindIp: 0.0.0.0
port: 28017 # 端口
replication:
replSetName: rs0
2.2.3 启动 MongoDB 进程
mongod -f c:data1mongod.conf
mongod -f c:data2mongod.conf
mongod -f c:data3mongod.conf
因为 Windows 不支持 fork，以上命令需要在3个不同的窗口执行，执行后不可关闭窗口否则进程将直接结束。
3 配置复制集
# mongo --port 28017
> rs.initiate({
_id: "rs0", members: [{
_id: 0,
host: "localhost:28017"
},{
_id: 1,
host: "localhost:28018"
},{
_id: 2,
host: "localhost:28019"
}]
4 验证
- MongoDB 主节点进行写入
# mongo localhost:28017
> db.test.insert({ a:1 })
> db.test.insert({ a:2 });
- MongoDB 从节点进行读
# mongo localhost:28018
> rs.slaveOk()
> db.test.find()