MongoDB分布式设计-主从复制，副本集
1.前言
为应对互联网业务的快速增加，用户访问在某段时间的快速增加，系统的高可用，可扩展，容错性被放在了越来越重要的位置。随着技术的发展，业界给出了很多解决方案，
下面为大家介绍下MongoDB的主从复制，副本集在windows 操作系统的部署。
2.主从复制
顾名思义，数据库主从库，一定为主库和从库。随着持久层压力增加，读写分离的技术已经得到广泛应用。mongoDB 的master-slave设计方式即遵从了上述实现方式。主库负责写入数据，从库负责读取数据；主库在写入数据后，自动把增量数据同步到可用从库节点。以下是代码实现细节：
1）首先下载MongoDB 企业级版本(https://www.mongodb.com/download-center)，然后把MongoDB的bin路径配置到Path路径下，以便MongoDB启动。
2）设置一个主库，两个从库，配置如下：
主库(三个文件，1111.conf，）：
1111.conf(完成主服务器的配置）：
dbpath = E:\mongodb\database\MS\a #数据库数据文件地址
port = 1111 #数据库监听端口
bind_ip = 127.0.0.1 #服务器地址
master = true #设置当前数据库为主库
mongo1111StartServer.bat(加载1111.conf,初始化数据库服务器配置）:
mongd -config 1111.conf
mongo1111.bat(启动1111服务器客户端）：
mongo 127.0.0.1:1111
从库（127.0.0.1:2222）1：
2222.conf(完成主服务器的配置）：
dbpath = E:\mongodb\database\MS\b #数据库数据文件地址
port = 2222 #数据库监听端口
bind_ip = 127.0.0.1 #服务器地址
slave = true #设置当前数据库为从库
source = 127.0.0.1:1111#设置从库的主库地址，用于同步数据
mongo2222StartServer.bat(加载2222.conf,初始化数据库服务器配置）:
mongd -config 2222.conf
mongo2222.bat(启动1111服务器客户端）：
mongo 127.0.0.1:2222
3）从库(127,0.0.1:3333)2:
3333.conf(完成主服务器的配置）：
dbpath = E:\mongodb\database\MS\c #数据库数据文件地址
port = 3333 #数据库监听端口
bind_ip = 127.0.0.1 #服务器地址
slave = true #设置当前数据库为从库
source = 127.0.0.1:1111#设置从库的主库地址，用于同步数据
mongo3333StartServer.bat(加载3333.conf,初始化数据库服务器配置）:
mongd -config 3333.conf
mongo3333.bat(启动3333服务器客户端）：
mongo 127.0.0.133333)启动三个服务器，观察是否正确启动：
4.分别打开CMD，启动三个数据库客户端，操作主库，切换到stu数据库，插入数据可以正常插入，从库插入失败
5.查看从库数据，发现从库已经从主库同步到数据
6）至此，完成主从库搭建。
3.副本集
一般情况下，MongoDB的主从复制已基本完成分布式应用的需求。然而，随着业务的增加，用户访问的瞬时增加，服务器硬件寿命，故障因素理论存在。因此，一旦主服务器出现故障，无法完成业务请求处理，从库无法同步数据，用户则无法正常访问，因此系统的扩展性，容错性，高可用显得尤为重要。故，MongoDB的副本集技术应用而生。副本集，顾名思义，就是一个个副本的集合，因此不存在特定主服务器，如果已经设置为master的写主库出现故障，系统根据特定算法从数据同步完好，性能较好的读库中推举出另外一个master主写库，继续处理用户的请求，更好保证系统的高可用，高扩展，高容错。
以下给出部署步骤：
1)首先配置四个MongoDB数据库服务器（设定副本集名称，数据库文件所在路径，数据库监听端口，数据库数据同步之前的缓存空间大小：即数据达到多少时才须同步）打开CMD，输入以下命令后，出现wait for 127.0.0.1:... connection 后，说明创建成功
a.创建端口为9927数据库服务器：
mongod --replSet mayadong --dbpath E:\mongodb\database\a --port 9927 --oplogSize 512
b.创建端口为9927数据库服务器：
mongod --replSet mayadong --dbpath E:\mongodb\database\a --port 9927 --oplogSize 512
c.创建端口为9927数据库服务器：
mongod --replSet mayadong --dbpath E:\mongodb\database\a --port 9927 --oplogSize 512
d.创建端口为9927数据库服务器：
mongod --replSet mayadong --dbpath E:\mongodb\database\a --port 9927 --oplogSize 512
亦可以把启动服务端和客户端命令编写成bat文件（批处理文件），每次点击执行
2）启动四台服务器之后，启动任意一台服务器的客户端，进行副本集的配置（主库确定，仲裁者服务器（非必须））
这里选择9927。
config = {
_id:"mayadong",
members:
[
{_id:0,host:"localhost:9927"},
{_id:1,host:“localhost:9928"},
{_id:2,host:"localhost:9929"},
{_id:3,host:"localhost:9930",arbiterOnly:true}
]
}
如若新增服务器，可用config.members.push({_id:3,host:"localhost:9930"}),因其数据结构为栈，支持push,pop操作，所以也用config.members.push(members元素下标)删除服务器节点。
3）进行副本集初始化，执行rs.initiate(config)进行初始化。
4）设置之后，几次命令执行后发现，命令行显示副本集名称：primary，说明设置主从库关系成功，查看副本集状态和当前数据库服务器是否为主库，
发现从库、仲裁库包含9928,9929,9930,当前数据库为主库。
5）设置完成后，进行插入数据操作。
6)待数据插入成功后，启动其他任意一个服务器的客户端（这里选择），查看是否进行数据同步。
在打开客户端是，查看当前服务器数据库时，会出现如下错误，执行rs.slaveOk()即可，设置成从库。
7）观察后，确认数据以及同步。再现数据库故障宕机问题，强行关闭9927已设定服务器，自然在9927客户端无法操作，然后再打开9928,9929,9930，发现9929是数据节点已自动切换为主服务器，完成测试猜想。
4.总结
在正常情况下，服务器数量足够，运行良好，用户访问适当，主从服务器完全可以通过主从库的读写分离，应对系统压力，保证性能，配置相对简单。但是新业务的增加，服务器的故障，外部系统接入，必然对系统的扩展性，可用性，容错性提出了更高的要求，因此副本集出现解决了MongoDB在这方面的短板，虽然配置相对复杂，但时保证了系统扩展性，可用性，容错性。