MongoDB學習4：MongoDB複製集機制和原理，搭建複製集

等一個，晴天發表於2020-08-11
MongoDB

1.複製集的作用

  1.1 MongoDB複製集的主要意義在於實現服務高可用

  1.2 它的實現依賴於兩個方面的功能：

   · 資料寫入時將資料迅速複製到另一個獨立節點上
   · 在接收寫入的節點發生故障時自動選舉出一個新的替代節點

  1.3 在實現高可用的同時，複製集實現了其他幾個附加作用：

   · 資料分發：將資料從一個區域複製到另一個區域，減少另一個區域的讀延遲
   · 讀寫分離：不同型別的壓力分別在不同的節點上執行
   · 異地容災：在資料中心故障時快速切換到異地

2.典型複製集結構

  2.1 一個典型的複製集由3個以上具有投票權的節點組成，包括：

   · 一個主節點（PRIMARY）：接受寫入操作和選舉時投票
   · 兩個（或多個）從節點（SECONDARY）:複製主節點上的新資料和選舉時投票
   · 不推薦使用Arbiter（投票節點，即不做資料儲存只用來投票）
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3. 資料是如何複製的？

  • 當一個修改操作，無論是插入、更新或刪除，到達主節點時，它對資料的操作將被記錄下來（經過一些必要的轉換），這些記錄成為oplog
  • 從節點通過在主節點上開啟一個tailable遊標不斷獲取新進入主節點的oplog，並在自己的資料上回放，以此保持與主節點資料一致
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4. 通過選舉完成故障恢復

  • 具有投票權的節點之間兩兩互相傳送心跳（預設2s）
  • 當5次心跳未收到時判斷為節點失聯
  • 如果失聯的是主節點，從節點會發起選舉，選出新的主節點
  • 如果失聯的是從節點則不會產生新的選舉
  • 選舉基於 RAFT一致性演算法 實現，選舉成功的必要條件是大多數投票節點存活
  • 複製集最多可以有50個節點，但具有投票權的節點最多7個
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  影響選舉的因素

  • 整個叢集必須有大多數節點存活
  • 被選舉為主節點的節點必須：
    • 能夠與多數節點建立連線
    • 具有較新的oplog
    • 具有較高的優先順序（如果有配置）

  複製集節點具有以下常見選項

  • 是否具有投票權（v 引數）：有則參與投票
  • 優先順序（priority 引數）：優先順序越高的節點越優先成為主節點。優先順序為0的節點無法成為主節點
  • 隱藏（hidden 引數）：複製資料，但對應用不可見。隱藏節點可以具有投票權，但優先順序必須為0
  • 延遲（slaveDelay 引數）：複製n秒之前的資料，保持與主節點的時間差

  複製集註意事項

  • 關於硬體
    • 因為正常的複製集節點都有可能成為主節點，它們的地位是一樣的，因此硬體配置上必須一致
    • 為了保證節點不會同時當機，各個節點使用的硬體必須具有獨立性
  • 關於軟體
    • 複製集各節點軟體版本必須一致，防止出現不可預知的問題
  • 增加節點不會增加系統寫效能 ！

5. 在一臺機器上執行3個例項來搭建一個簡單的複製集

  5.1 通過實驗將學會：

   如何啟動一個MongoDB例項
   如何將3個MongoDB例項搭建成一個複製集
   如何對複製集執行引數做一些常規調整

  5.2 建立資料目錄

mkdir -p /data/db{1,2,3}

  5.3 準備配置檔案並啟動例項

   複製集的每個MongoDB程式應該位於不同的伺服器。我們現在在一臺機器上執行3個程式，因此要為他們各自配置：

  • 不同的埠（示例將使用28017、28019、28019）
  • 不同的資料目錄
    • /data/db1
    • /data/db2
    • /data/db3
  • 不同的日誌檔案路徑
    • /data/db1/mongod.log
    • /data/db2/mongod.log
    • /data/db3/mongod.log
  • 三個配置檔案:
  • /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
replication:
 replSetName: rs0
processManagement:
 fork: true
  • /data/db2/mongod.conf
systemLog:
 destination: file
 path: /data/db2/mongod.log   # log path
 logAppend: true
storage:
 dbPath: /data/db2    # data directory
net:
 bindIp: 0.0.0.0
 port: 28018
replication:
 replSetName: rs0
processManagement:
 fork: true
  • /data/db3/mongod.conf
systemLog:
 destination: file
 path: /data/db3/mongod.log   # log path
 logAppend: true
storage:
 dbPath: /data/db3    # data directory
net:
 bindIp: 0.0.0.0
 port: 28019
replication:
 replSetName: rs0
processManagement:
 fork: true
  • 使用如下命令啟動MongoDB例項（成功啟動終端會顯示success）
./mongod -f /data/db1/mongod.conf 
./mongod -f /data/db2/mongod.conf 
./mongod -f /data/db3/mongod.conf
  • 使用 ps -ef | grep mongod來確認已經正確執行
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  5.4 配置複製集

  • 方法1（此方式需要hostname能被解析，輸入hostname -f可以檢視）
#假定使用28017做為主節點

./mongo --port 28017   # 進入mongodb的終端
> rs.initiate()

>rs.add("localhost:28018")  # 如果localhost不行可改為本機ip
>rs.add("localhost:28019")
  • 方法2
#假定使用28017做為主節點

./mongo --port 28017   # 進入mongodb的終端
 # 如果localhost不行可改為本機ip
> rs.initiate({
  _id:"rs0",
  members:[{
   _id:0,
   host:"localhost:28017"
  },{
   _id:1,
   host:"localhost:28018"
  },{
   _id:2,
   host:"localhost:28019"
  }]
})
  • 使用 rs.status() 可以檢視複製集狀態

  5.5 驗證複製集

  • MongoDB主節點進行寫入
# mongo localhost:28017
> db.test.insert({a:1})
> db.test.insert({a:2})
  • MongoDB從節點進行讀取
# mongo localhost:28018
> rs.salvaOk()
> db.test.find()

可以看到MongoDB幾乎是沒有延遲的，資料就可以同步到子節點上，建議在生產環境上一定要使用MongoDB的複製集

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