MongoDB 写安全(Write Concern)

MongoDB Write Concern，简称MongoDB写入安全机制，是一种客户端设置，用于控制写入安全的级别。Write Concern 描述了MongoDB写入到mongod单实例，副本集，以及分片集群时何时应答给客户端。默认情况下，mongoDB文档增删改都会一直等待数据库响应(确认写入是否成功)，然后才会继续执行。本文讲述了MongoDB 应答机制及相关参数。

一、MongoDB应答机制

    MongoDB应答机制就是说对于当前数据库的写入成功与否告知客户端(db.getLastError()）。如下：
            mongoDB client发出写入(或更新)请求---->mongoDB Server端写入---->通知客户端已经写入OK
    主要分为2种应答机制
            应答式写入(缺省情形，安全写入，适用于数据强一致性场景)
            非应答式写入(非安全写入，适用于数据弱一致性场景)
    实现方式
            通过Write Concern来实现，客户端驱动调用db.getLastError()方法，错误返回给客户端
            如果捕获到错误，则可以通过客户端定义的逻辑尝试再次写入或记录到特定日志等

二、Write Concern用法

    { w: , j: , wtimeout:  }

    w : 该选项要求确认操作已经传播到指定数量的mongod实例或指定标签的mongod实例
            w可选的的值
                    
                            w:1(应答式写入)
                                    要求确认操作已经传播到指定的单个mongod实例或副本集主实例(缺省为1)
                            w:0(非应答式写入)
                                    不返回任何响应，所以无法知道写入是否成功
                                    但是对于尝试向已关闭的套接字写入或者网络故障会返回异常信息
                            w:>1(用于副本集环境)
                                    该值用于设定写入节点的数目，包括主节点

            "majority"(大多数)
                    适用于集群架构，要求写入操作已经传递到绝大多数投票节点以及主节点后进行应答

            
                    要求写入操作已经传递到指定tag标记副本集中的成员后进行应答

    j : 该选项要求确认写操作已经写入journal日志之后应答客户端(需要开启journal功能)
            则在意外重启，宕机等情形下可以通过journal来进行数据恢复
            写入journal操作必须等待直到下次提交日志时完成写入
            为降低延迟，MongoDB可以通过增加commit journal的频率来加快journal写入

    wtimeout:
            该选项指定一个时间限制,以防止写操作无限制被阻塞导致无法应答给客户端
            wtimeout的单位为ms，当w值大于1时生效，该参数即仅适用于集群环境
            当某个节点写入时超出指定wtimeout之后，mongod将返回一个错误
            在捕获到超时之前，mongod并不会撤销其他节点已成功完成的写入
            wtimeout值为0时等同于没有配置wtimeout选项，容易导致由于某个节点挂起而无法应答

    对于单实例应答的情形，是将数据写入到内存后开始应答，除非j:true，则保证掉电后不会丢失数据

三、几种不用应答模式图示说明

1、非应答式写入图示

    MongoDB不对客户端进行应答，驱动会检查套接字，网络错误等。
    mongos> db.version()
    3.2.9
    mongos> db.version()
    3.2.9
    mongos> db
    test
    mongos> db.blogs.insert({ename:"leshami",url:"http://blog.csdn.net/leshami"},{writeConcern:{w:0}})
    WriteResult({ })   //此处应答为空

    mongos> db.blogs.find({},{_id:0})
    { "ename" : "leshami", "url" : "http://blog.csdn.net/leshami" }

2、应答式写入图示

    应答式写入是默认值
    MongoDB会在收到写入操作并且确认该操作在内存中应用后进行应答，但不会确认数据是否已写入磁盘
    同时允许客户端捕捉网络、重复key等等错误

    mongos> db.blogs.insert({ename:"john",url:"http://blog.csdn.net/john"},{writeConcern:{w:1}})
    WriteResult({ "nInserted" : 1 })    //此处应答信息显示为1个文档已插入

    mongos> db.blogs.find({},{_id:0})
    { "ename" : "leshami", "url" : "http://blog.csdn.net/leshami" }
    { "ename" : "john", "url" : "http://blog.csdn.net/john" }

3、带journal应答式写入图示

    确认写操作已经写入journal日志之后应答客户端，必须允许了日志功能，才能生效。
    写入journal操作必须等待直到下次提交日志时完成写入
    提供通过journal来进行数据恢复

4、副本集应答写入图示

    对于使用副本集的场景，缺省情况下仅仅从主(首选)节点进行应答
    建议修改缺省的应答情形为特定数目或者majority来保证数据的可靠
    如下示例，w值为2，超时为5s
            db.products.insert(
               { item: "envelopes", qty : 100, type: "Clasp" },
               { writeConcern: { w: 2, wtimeout: 5000 } }
            )       
    如果不希望每次在增删改时添加writeConcern，可以通过设置settings.getLastErrorDefaults
    如下示例，
            cfg = rs.conf()
            cfg.settings = {}
            cfg.settings.getLastErrorDefaults = { w: "majority", wtimeout: 5000 }
            rs.reconfig(cfg)

四、小结

1、write concern用于控制写入安全的级别，可以分为应答式写入以及非应答式写入
2、write concern是一个性能和数据强一致性的权衡，应根据业务场景进行设定
3、对于强一致性场景，建议w>1或者等于majority，以及journal为true，否则w=0
4、在副本集的情形下，建议通过配置文件来修改w以及设置wtimeout，以避免由于某个节点挂起导致无法应答