DBA MongoDB 复制集群
功能概述
MongoDB的复制集rs与MySQL的MHA架构相似，也是做高可用的。
MongoDB复制集本身是一种单活架构，搭建条件最少是1主2从，可由单机多实例构成。
但是它并不是一次性的服务，在主库宕机后能够持续的工作，而非停止服务。
同时，rs的从库不可写，自带读写分离机制（需要指定），但MHA架构可不管这些。
基础知识
故障恢复
当复制集成功运作后，会在具有投票权的节点之间互相发送心跳。
当5次心跳未收到时，则判断节点失联，如果失联的是主节点，从节点会发起选举，选出新的主节点，而如果失联的是从节点，则不会产生新的选举。
选举过程基于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都存活。
一个复制集中最多可以有50个节点，但具有投票权的节点至多只能有7个。
投票机制
为什么MongoDB复制集必须要1主2从呢？其实也不一定，但是有一个前提即确保节点数必须为单数。
在PRIMARY库宕机后，会通过投票机制来选取新的PRIMARY库，如果是双数，则可能导致出现平票的情况。
在某些场景中，我们可能只需要1主1从外加投票节点的一种机制（这种情况比较少见，更常见的是1主1从1延迟从），则可以通过某些参数进行配置。
注意：投票节点永不参与竞选，也不会存储任何业务数据，仅负责投票。
如果想成为主节点，则该从节点至少要有下面几点要求：
- 能够与大多数节点建立链接
- 具有较新的oplog，与已宕机的主节点oplog差异最小
- 根据配置项的优先级来进行选举（如果有的话）
复制过程
当一个修改操作，无论是插入、删除、或者更新，到达主节点后，与MySQL中日志优先写的策略一样，这些变更记录会存储在一个oplog的文件中（类似于MySQL的binlog）。
从节点通过在主节点上打开tailable游标，不断获取新进入主节点的oplog，并在自己的数据上进行回放操作，以此保证跟主节点的数据一致性。
大体思路和MySQL差不多，可以查看之前MySQL的主从搭建文章。
节点配置
常见的节点配置有以下几种：
- 节点投票权：是否具有投票权
- 选主优先级：是否能优先成为新主，优先级为0的节点无法参与竞选
- 隐藏节点(hidden)：只复制数据，但对应用不可见，隐藏节点可以具有投票权，但优先级必须为0
- 延迟节点(delay)：复制主库N秒之前的数据，保持时间差防止误操作，一般来说延迟节点也会设置为隐藏节点
- 投票节点(arbiter)：仅投票，不存储业务数据，不提供任何服务，不参与选主
搭建过程
实例准备
由于MongoDB的复制集支持单机多实例的配置。
所以我们在单机上搭建3个MongoDB实例，端口号规划如下：
27017：PRIMAY节点
27018：SECONDARY节点
27019：SECONDARY节点
首先停用掉已有的MongoDB服务：
T > systemctl stop mongod.service
准备目录:
T > mkdir -p /usr/local/mongors/2701{8,9}
T > mkdir -p /usr/local/mongors/2701{8,9}/data
T > mkdir -p /usr/local/mongors/2701{8,9}/logs
T > mkdir -p /usr/local/mongors/2701{8,9}/conf
准备配置文件，注意三份节点的路径配置，在需要修改的地方我都打了注释：
systemLog:
destination: file
path: "/usr/local/mongors/27018/logs/mongod.log" # logpath
logAppend: true
storage:
journal:
enabled: true
dbPath: "/usr/local/mongors/27018/data" # dbpath
directoryPerDB: true
processManagement:
fork: true
net:
bindIp: 0.0.0.0
port: 27018 # port
replication:
oplogSizeMB: 2048
replSetName: rs0 # 复制集名称，记录下来
# 我的主库27017开启了权限认证
# security:
# authorization: enabled
修改权限：
T > chown -R mongod:mongod /usr/local/mongors
此时你可以对另外两个额外的实例搭建sys系统服务，方便后续管理，也可以通过常规方式进行启动。我就不搭建了，接下来开始启动服务：
T > systemctl start mongod.service
T > mongod -f /usr/local/mongors/27018/conf/mongod.conf
T > mongod -f /usr/local/mongors/27019/conf/mongod.conf
尝试登陆三个实例，查看实例是否搭建成功：
T > mongo -uroot -p123 127.0.0.1:27017/admin
T > mongo --port 27018
T > mongo --port 27019
或者使用ps命令查看进程：
T > ps -ef | grep mongo
集群搭建
登陆主库27017，开始集群搭建：
T > mongo -uroot -p123 127.0.0.1:27017/admin
接下来初始化集群：
> rs.initiate()
此时标志符会发生改变：
rs0:SECONDARY>
rs0:PRIMARY>
添加从节点：
rs0:PRIMARY> rs.add("centos:27018")
rs0:PRIMARY> rs.add("centos:27019")
# 注意：此时添加从节点最好使用hostname进行添加，
# 我的hostname是centos
# 如果使用127.0.0.1的方式，会造成添加不进去的问题
通过以下命令查看复制集状态，确定子节点都被成功添加：
rs0:PRIMARY> rs.status()
尝试写入数据：
rs0:PRIMARY> use db1
rs0:PRIMARY> db.collection.insert({"k":"v"})
登录27018，27019，查看shell提示符是否改变：
T > mongo --port 27018
T > mongo --port 27019
rs0:SECONDARY>
如果发生改变，在27018和27019中输入以下命令，启动复制：
rs0:SECONDARY> rs.secondaryOk()
# 旧版命令：rs.slaveOk()
查看从节点中是否复制成功：
rs0:SECONDARY> show dbs
admin 0.000GB
config 0.000GB
db1 0.000GB
local 0.000GB
搭建方式
除了上面的一种搭建方式外，你也可以选用另一种搭建方式，在主节点中创建一个全局变量，再通过配置的方式将全局变量导入到搭建集群的函数rs.initiate()中：
> config = {
"_id" : "rs0",
members : [
{"_id" : 0, "host" : "hostname:27017"},
{"_id" : 1, "host" : "hostname:27018"},
{"_id" : 2, "host" : "hostname:27019"},
]
}
> rs.initiate(config)
节点管理
查看复制集状态的三个基本命令，需要登录主库中操作：
| 命令 | 描述 |
|---|---|
| rs.status() | 查看整体复制集状态 |
| rs.isMaster() | 查看所有的节点信息，方便查找主节点 |
| rs.conf() | 查看复制集的配置信息 |
在主库中你可以添加和删除任意节点，命令如下所示：
| 命令 | 描述 |
|---|---|
| rs.add(“ip:port”) | 新增从节点 |
| rs.remove(“ip:port”) | 删除从节点 |
| rs.addArb(“ip:port”) | 新增仲裁节点（投票节点） |
如果要对配置文件中进行修改，如设置延迟节点等，可使用如下的方式操作：
# 复制配置到全局变量中
cfg = rs.conf()
# 选取节点，修改配置信息，下标从0开始，2就是第3个节点
# 选主优先级
cfg.members[2].priorty = 0
# 隐藏节点
cfg.members[2].hidden = true
# 设定延迟节点
cfg.members[2].slaveDelay= 60*60*4 # 4小时
# 应用配置项
rs.reconfig(cfg)
如果要监控主从延时状态，请在延时从库下执行以下命令：
rs.printSlaveReplicationInfo()
读写分离
关于读写分离、应用层接入等事宜，请查看下篇文章。
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