MongoDB复制集部署和基本管理

MongoDB复制集概述

复制集（Replica Sets）是额外的数据副本，是跨多个服务器同步数据的过程，复制集提供了冗余并增加了数据的可用性，通过复制集可以对硬件故障和中断服务进行恢复。

复制集由下列优点：

  • 让数据更安全
  • 高数据可用性（7*24）
  • 灾难恢复
  • 无停机维护（如备份、索引重建、故障转移）
  • 读缩放（额外的副本读取）
  • 副本集对应用程序是透明的

    复制集工作原理

    MongoDB的复制集至少需要两个节点。其中一个节点是主节点（Primary），负责处理客户端的请求，其余的都是从节点（Serondary），负责复制主节点上的数据。

MongoDB各个节点常见的搭配方式为：一主一从或者一主多从。主节点记录所有打操作到oplog中，从节点定期轮询主节点获取这些操作，然后对自己的数据副本执行这些操作。从而保证从节点的数据与主节点一致。如下图所示：

客户端在主节点写入数据，在主节点写入数据，主节点与从节点进行数据交互保证数据的一致性。如果其中一个节点出现故障，其他节点马上会将业务接过来，无需停机操作。

MongoDB复制集部署

配置多个实例

在上一篇的博客中已经讲解了MongoDB开启多实例的方法，这里就不多赘述，我们用相同的方法创建了四个MongoDB实例。在启动四个实例前，先要修改每个实例的配置文件，配置replSet参数值都为同一个值，这个值作为复制集的名称，具体操作如下：

[root@localhost ~]# vim /usr/local/mongodb/bin/mongodb1.conf 
port=27017
dbpath=/data/mongodb1
logpath=/data/logs/mongodb/mongodb1.log
logappend=true
fork=true
maxConns=5000
replSet=kgcrs                     #配置复制集的名称

在其他的三个实例的配置文件中最后一行，加上相同的一句代码就行。开启四个实例进程。

[root@localhost ~]# export PATH=$PATH:/usr/local/mongodb/bin/
#由于之前重启过，重新设置环境变量
[root@localhost ~]# mongod -f /usr/local/mongodb/bin/mongodb1.conf
#开启端口号为27017的实例进程
2018-07-17T10:33:29.835+0800 I CONTROL  [main] Automatically disabling TLS 1.0, to force-enable TLS 1.0 specify --sslDisabledProtocols 'none'
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 3751
child process started successfully, parent exiting

初始化配置并启动复制集

启动完4个MongoDB实例后，下面介绍如何配置并启动MongoDB复制集。这里先配置包含3个节点的复制集（后面会再进行添加最后一个实例），Primary代表主节点。Secondary代表从节点

[root@localhost bin]# mongod -f /usr/local/mongodb/bin/mongodb2.conf --smallfiles
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 20207
child process started successfully, parent exiting
[root@localhost bin]# mongod -f /usr/local/mongodb/bin/mongodb3.conf --smallfiles
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 20230
child process started successfully, parent exiting
[root@localhost bin]# mongod -f /usr/local/mongodb/bin/mongodb4.conf --smallfiles
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 20253
child process started successfully, parent exiting

可以看到四个实例都已经启动成功，对应的端口号都已经打开。然后进入到端口号为27017端口号的实例中。
MongoDB复制集部署和基本管理_第1张图片

[root@localhost bin]# mongo   #默认就是端口号为27017的实例
> cfg={"_id":"kgcrs","members":[{"_id":0,"host":"192.168.100.201:27017"},{"_id":1,"host":"192.168.100.201:27018"},{"_id":2,"host":"192.168.100.201:27019"}]}
#这句代码的意思就是向kgcrs的复制集中添加三个成员
> rs.initiate(cfg)
{ "ok" : 1 }
#对复制集进行初始化启动复制集，启动复制集后，可以通过rs.status()查看复制集的完整信息。

MongoDB复制集部署和基本管理_第2张图片
MongoDB复制集部署和基本管理_第3张图片
MongoDB复制集部署和基本管理_第4张图片
MongoDB复制集部署和基本管理_第5张图片

增加和删除节点

配置启动复制集后，还可以通过rs.add()和rs.remove()命令方便地添加和删除节点。

kgcrs:PRIMARY> rs.add("192.168.100.201:27020")
{ "ok" : 1 }
#可以看到27020端口的实例添加成功
kgcrs:PRIMARY> rs.remove("192.168.100.201:27019")
{ "ok" : 1 }
#可以看到27019端口的实例被删除了

MongoDB复制集切换

1、模拟故障自动切换

通过kill命令可以停止复制集的当前节点，然后查看主节点会自动切换到其他节点上，可以看到当前端口为27017的实例为主节点。
MongoDB复制集部署和基本管理_第6张图片

[root@localhost bin]# netstat -ntap| grep mongo
tcp        0      0 0.0.0.0:27019           0.0.0.0:*               LISTEN      20230/mongod        
tcp        0      0 0.0.0.0:27020           0.0.0.0:*               LISTEN      20253/mongod        
tcp        0      0 0.0.0.0:27017           0.0.0.0:*               LISTEN      20055/mongod        
tcp        0      0 0.0.0.0:27018           0.0.0.0:*               LISTEN      20207/mongod 
[root@localhost bin]# kill -9 20055 #kill掉27017端口的进程
kgcrs:SECONDARY> rs.status()
#可以看到现在的主节点是端口为27019的实例

MongoDB复制集部署和基本管理_第7张图片
2、手动进行主从切换

首先要先进入到主节点的实例中，只有主节点才有权限进行主从节点切换。

[root@localhost bin]# mongo --port 27019
kgcrs:PRIMARY> rs.freeze(30)   #暂停30s不参加选举
{ "ok" : 1 }
kgcrs:PRIMARY> rs.stepDown(60,30)  #告诉主节点交出主节点位置，然后维持从节点状态不少于60s，同时等待30s以使主节点和从节点日志同步，再次查看状态，发现主节点已经切换到另外一个实例中。
2018-07-18T15:52:53.254+0800 I NETWORK  [thread1] trying reconnect to 127.0.0.1:27019 (127.0.0.1) failed
2018-07-18T15:52:53.256+0800 I NETWORK  [thread1] reconnect 127.0.0.1:27019 (127.0.0.1) ok
kgcrs:SECONDARY> rs.status()

MongoDB复制集部署和基本管理_第8张图片

复制集的选举原理

复制的原理

复制是基于操作日志oplog，相当于MySQL中的二进制日志，只记录发生改变的记录。复制是将主机点的oplog日志同步并应用到其他从节点的过程

选举的原理

节点类型分为标准（host）节点，被动（passive）节点和仲裁（abriter）节点。

（1）只有标准节点可能被选举为活跃（primary）节点，由选举权。被动节点有完整副本，不可能成为活跃节点，有选举权。仲裁节点不复制数据，不可能成为活跃节点，只有选举权。

（2）标准节点与被动节点的区别：priority值高者是标准节点，低者则成为被动节点。

（3）选举规则是票数高者获胜，priority是优先权为0到1000的值，相当于额外增加0到1000的票数。选举结果：票数高者获胜；若票数相同，数据新者获胜。

配置复制集的优先级

重新配置4个节点的MongoDB复制集，设置两个标准节点，哟个被动节点和一个仲裁节点。这个设置要在主节点上配置。

kgcrs:PRIMARY> > cfg={"_id":"kgcrs","members":[{"_id":0,"host":"192.168.58.131:27017","priority":100},{"_id":1,"host":"192.168.58.131:27018","priority":100},{"_id":2,"host":"192.168.58.131:27019","priority":0},{"_id":3,"host":"192.168.58.131:27020","arbiterOnly":true}]}
#这句代码分别设置了四个实例的属性，优先级
kgcrs:PRIMARY> rs.reconfig(cfg)
{ "ok":1 }

可以看到现在端口27018的实例，现在是主节点。
MongoDB复制集部署和基本管理_第9张图片

模拟主节点故障

如果主节点出现故障，另外一个标准节点将会被选举为新的主节点。

[root@promote ~]# mongod -f /usr/local/mongodb/bin/mongodb2.conf --shutdown
2018-07-22T09:20:02.706+0800 I CONTROL  [main] Automatically disabling TLS 1.0, to force-enable TLS 1.0 specify --sslDisabledProtocols 'none'
killing process with pid: 9639
kgcrs:PRIMARY> rs.isMaster()

MongoDB复制集部署和基本管理_第10张图片
可以看到27017端口的实例已经成为主节点。

模拟所有标准节点都出现故障

如果所有标准节点出现故障，被动节点和仲裁节点都不能成为主节点。

[root@promote ~]# mongod -f /usr/local/mongodb/bin/mongodb1.conf --shutdown
2018-07-22T09:24:08.290+0800 I CONTROL  [main] Automatically disabling TLS 1.0, to force-enable TLS 1.0 specify --sslDisabledProtocols 'none'
killing process with pid: 9740
kgcrs:SECONDARY> rs.isMaster()

MongoDB复制集部署和基本管理_第11张图片