MongoDB副本集的节点状态转化

MongoDB的副本集可以实现自动主从切换的过程，这个过程是相对复杂的， 本文主要介绍其实现过程。

副本集节点的状态

在MongoDB里面， 定义了如下的状态：

    enum MS {
        RS_STARTUP = 0,
        RS_PRIMARY = 1,
        RS_SECONDARY = 2,
        RS_RECOVERING = 3,
        RS_STARTUP2 = 5,
        RS_UNKNOWN = 6, /* remote node not yet reached */
        RS_ARBITER = 7,
        RS_DOWN = 8, /* node not reachable for a report */
        RS_ROLLBACK = 9,
        RS_REMOVED = 10, /* node removed from replica set */
        RS_MAX = 10
    } s;

RS_STARTUP

每一个节点一开始的时候， 其状态会被设置成为RS_STARTUP。

RS_PRIMARY
RS_SECONDARY
RS_ARBITER

这3中状态是福呢么及节点的稳定状态，一个副本集只会含有一个primary节点， 若干个secondary， 以及一个arbiter节点。

RS_RECOVERING

表示节点要转变为secondary状态， 当前的状态还是在同步oplog或者回滚状态。

RS_STARTUP2

表示节点处于initial sync状态。

RS_UNKNOWN 

该状态主要是用在heartbeat 的MemberHeartbeatData里面的ReplSetHeartbeatResponse， 记录某个节点的heartbeat相应数据， 如果该节点的没有正常相应或者有账号校验方面的问题， 就设定为RS_UNKNOWN， 以表示该节点状态未知。

RS_DOWN

该状态和RS_UNKNOWN类似， 都是根据heartbeat的结果来设定的， 与RS_UNKNOWN不通点在于， 它是确定所访问的节点发生故障或者不可达。

RS_ROLLBACK

该状态表是节点正在回滚中。

RS_REMOVED

表示该节点的配置文件已经被初始化过， 但是在heartbeat的结果里面找不到该节点， 已经被移出副本集；

这些状态可以经过如下的变化：

初始化时的状态变化

这个过程有有最初的PreStart对应的RS_STARTUP， 到开始initialsync， 其对应的状态为RS_STARTUP2， 全量数据同步完成以后， 进入RS_RECOVERING状态， 最后进入RS_SECONDARY状态。
改过程可能是新的节点加入， 也可能是调用resync命令， 最终变成一个secondary节点。

主到从切换的状态变化

这个过程， 从RS_PRIMARY， 到RS_ROLLBACK需要的话， 经过RS_RECOVERING， 最后变成RS_SECONDARY；
该过程其实是一个故障转移的过程， 节点由于主机或者网络故障， 从主节点变换为从节点的过程， 该过程中原本的secondary节点会重新选主，产生一个新的primary， 异常的旧的主节点重新加入副本集以后， 最终跟新的primary进行同步， 达到一致状态后， 变成secondary； 如果无法达成一致状态， 最终该节点在rollback阶段， 在向前找到第一个节点后还是没有找到一致的oplog， 程序会退出；

从到主切换的状态变换

这个过程从RS_SECONDARY， 变成RS_PRIMARY；
这个过程其实是从节点选主的过程， 在旧的primary不可用的情况下， secondary会发起新的选主过程， 每一次选主， 都会产生一个新的term， 用来区分不同的节点同时选主， 以及受到该选主请求的时候， 进行区分。一旦某个节点得到大多数节点的赞同， 被选为主， 该节点会发起赢得选举的声明， 并将最新的主节点信息公布出去， 其他的正在等待选举结果的发起者， 取消选举；