【亲测】教你如何搭建 MongoDB 复制集 + 选举原理

目录

1·MongoDB 复制集概述
2·MongoDB 复制集部署
3·MongoDB 复制集管理（添加、移除等）
4·复制集的总结

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MongoDB 复制集是什么？

之前的一片文章讲了 MongoDB 的安装和日常的操作，有兴趣的朋友可以看看 MongoDB 的安装和简单操作

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1）什么是复制集？

复制集是额外的一种数据副本，是跨多个服务器同步数据的过程，通俗的说就是可以在不同的服务器上备份数据，专业点说就是冗灾处理。通过复制集可以对硬件和终端的服务进行恢复。

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2）复制集的优势如下：

  1-让数据更加安全---（肯定啊，都是备份了，能不安全吗！）
  2-数据的高可用性---（可以全年无休，7*24小时×××）
  3-灾难恢复 ----（不用多说，既然是数据，能没有恢复吗）
  4-无停机维护---（比如说，备份、索引的重建等，MySQL 备份就需要锁定 表 、或者行，而它不会）
  5-读缩放----（额外的副本读取）
  6-它对应用程序是透明的

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3）复制集工作原理是什么？

1·既然是一个功能性的东西，那么存在肯定有它的工作原理和过程。MongoDB 的复制集至少需要两个节点，是至少。其中一个是主节点 （Primary），这个主节点主要负责处理客户端的请求，其他的都是从节点 （Secondary），负责复制主节点上的数据。

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2·那么我们常用的搭配方式有：一主一丛或一主多从，因为复制集的主从的选举原理是从节点不允许选举为当主节点，但是在实际的生产环境中，主服务器是不可能单点挂上去的，这样要是主服务器挂掉了，那就凉凉。

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3·客户端主节点写入数据，在从节点读取数据，主节点与从节点进行数据交互保障数据的统一性。如果其中一个节点出现故障，其他节点马上会把业务接过来而无需停机操作。

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4·下图是 MongoDB 复制集结构图

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它的特点如下：

N个节点的群集
任何节点可作为主节点
所有写入都是在主节点，读取是在从节点，实现读写分离
自动故障转移
自动恢复

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MongoDB 复制集部署

先介绍下环境：CenOS 7.4 上部署
部署前提：安装 MongoDB ，了解什么是实列、和创建多个实例
这里安装 MongoDB 就不再演示。我是直接 YUM 装的。
需要了解 MongoDB 安装 和 多实例的创建 请访问：MongoDB 的安装和命令
需要了解 MongoDB 与 MySQL 的区别 请访问：MySQL - mmm 高可用集群
需要了解 MySQL 的读写分离 请访问：MySQL 主从复制 + 读写分离

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1）看多 MongoDB 的多实例创建的知道，创建实例前需要创建数据文件和日志文件存储路径。

[root@localhost ~]# mkdir -p /data/mongodb/mongodb{2,3,4} ----（创建3个数据文件，因为自己 yum 安装了一个，所以也算一个。）

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[root@localhost ~]# mkdir -p /data/mongodb/logs ----（创建日志文件路径）
[root@localhost ~]# cd /data/mongodb/logs/
[root@localhost logs]# touch mongodb{2,3,4}.log -----（创建日志文件夹）
[root@localhost logs]# chmod 777 *.log -----（给最大的权限）

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2）修改主配置文件 ---- （需要注意的地方用加粗方式显示）

[root@localhost ~]# vim /etc/mongod.conf ----（修改主配置文件）
修改内容如下：
#network interfaces
net:

port: 27017 ----（默认端口号）
bindIp: 0.0.0.0 # Listen to local interface only, comment to listen on all interfaces. ------------（修改监听地址）

#security:

#operationProfiling:

replication: -----------------（这里需要去掉注释）
replSetName: kgcrs ------------（在这里需要添加复制集的名字）

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3）配置多实列 2 ，并且修改数据存储路径和日志文件

[root@localhost ~]# cp -p /etc/mongod.conf /etc/mongod2.conf ----（把主配置文件复制一份）

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[root@localhost ~]# vim /etc/mongod2.conf -----（修改实列的配置文件）
修改内容如下： ---（修改内容以加粗方式显示）
systemLog:
destination: file
logAppend: true

path: /data/mongodb/logs/mongod2.log ----（日志文件的位子，这里需要注意路径，不能写错，之前创建的位置也不能有错）

#Where and how to store data.
storage:

dbPath: /data/mongodb/mongodb2 ----（数据存储路径，之前创建的路径必须一样）
journal:
enabled: true
#engine:
#mmapv1:
#wiredTiger:

#how the process runs
processManagement:
fork: true # fork and run in background
pidFilePath: /var/run/mongodb/mongod.pid # location of pidfile
timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo

#network interfaces
net:

port: 27018 -----（端口号需要修改为不一样的，自己能记住就行。）
bindIp: 0.0.0.0 # Listen to local interface only, comment to listen on all interfaces.

#security:

#operationProfiling:

replication:
replSetName: kgcrs ——（复制集的名称都需要一致，名字可以自己修改）

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4）配置多实例 3、4 （和上一步都是一样，只是数据路径，和日志文件，还有端口号需要修改）

[root@localhost mongodb]# cp -p /etc/mongod2.conf /etc/mongod3.conf
[root@localhost mongodb]# cp -p /etc/mongod2.conf /etc/mongod4.conf
这里就不再分别演示修改方式，会以一张图来说明：修改数据路径、日志文件、端口号

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下图是多实例修改样本：

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5）当配置文件都 OK 后，就可以把4个实例全部启动：

[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod.conf ---（第一台实例，是自己用YUM 装的，可以看作一台实例。）

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[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod2.conf ----（第二台实例，需要注意，如果有报错，很大一部分原因都是配置文件有问题，仔细检查配置文件的路径等问题）

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[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod3.conf ----（第三台实例）

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[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod4.conf ----（第4台实例）

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6）进入第一台实例，初始化复制集配置 ---（以上步骤只是创建实例，并不是复制集哦。）

[root@localhost ~]# mongo ---（因为第一台的端口默认是 27017，所以这里不用跟端口号，如果是其他实例就需要 加上 --port 27018）

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cfg={"_id":"kgcrs","members":[{"_id":0,"host":"192.168.198.128:27017"},{"_id":1,"host":"192.168.198.128:27018"},{"_id":2,"host":"192.168.198.128:27019"}]}

这里需要说明此代码：这里包含了3个节点的复制集，格式不需要变，因为这里是实验环境，所以 IP 是相同的，在生产环境中，IP 地址是不一样的。这里只需要修改端口号就行，还有就是我们一共是4个实例，但是这里只有3个，还剩下一个是为之后演示添加节点。

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rs.initiate(cfg) ----（重新加载一下复制集，之后会有如下图的解释）

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kgcrs:PRIMARY> rs.status() -----（查看复制集状态）

"set" : "kgcrs",  ----（复制集名称）
"date" : ISODate("2018-09-16T04:29:54.105Z"),
"myState" : 1,
"term" : NumberLong(1),
"syncingTo" : "",
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
"optimes" : {
    "lastCommittedOpTime" : {
        "ts" : Timestamp(1537072188, 1),
        "t" : NumberLong(1)
    },
    "readConcernMajorityOpTime" : {
        "ts" : Timestamp(1537072188, 1),
        "t" : NumberLong(1)
    },
    "appliedOpTime" : {
        "ts" : Timestamp(1537072188, 1),
        "t" : NumberLong(1)
    },
    "durableOpTime" : {
        "ts" : Timestamp(1537072188, 1),
        "t" : NumberLong(1)
    }
},
"members" : [
    {
        "_id" : 0, 
        "name" : "192.168.198.128:27017",    -----（节点详细信息）
        "health" : 1,  -----（健康值为 “1” 说明是在线状态。“0” 为宕机状态）
        "state" : 1,
        "stateStr" : "PRIMARY",  ------（主节点 PRIMARY）
        "uptime" : 848,
        "optime" : {
            "ts" : Timestamp(1537072188, 1),
            "t" : NumberLong(1)
        },
        "optimeDate" : ISODate("2018-09-16T04:29:48Z"),
        "syncingTo" : "",
        "syncSourceHost" : "",
        "syncSourceId" : -1,
        "infoMessage" : "could not find member to sync from",
        "electionTime" : Timestamp(1537072157, 1),
        "electionDate" : ISODate("2018-09-16T04:29:17Z"),
        "configVersion" : 1,
        "self" : true,
        "lastHeartbeatMessage" : ""
    },
    {
        "_id" : 1,
        "name" : "192.168.198.128:27018",------（第二台节点）
        "health" : 1,
        "state" : 2,
        "stateStr" : "SECONDARY",  -----（**从节点SECONDARY ）**
        "uptime" : 47,
        "optime" : {
            "ts" : Timestamp(1537072188, 1),
            "t" : NumberLong(1)
        },
        "optimeDurable" : {
            "ts" : Timestamp(1537072188, 1),
            "t" : NumberLong(1)
        },
        "optimeDate" : ISODate("2018-09-16T04:29:48Z"),
        "optimeDurableDate" : ISODate("2018-09-16T04:29:48Z"),
        "lastHeartbeat" : ISODate("2018-09-16T04:29:53.346Z"),
        "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2018-09-16T04:29:53.725Z"),
        "pingMs" : NumberLong(0),
        "lastHeartbeatMessage" : "",
        "syncingTo" : "192.168.198.128:27017",
        "syncSourceHost" : "192.168.198.128:27017",
        "syncSourceId" : 0,
        "infoMessage" : "",
        "configVersion" : 1
    },
    {
        "_id" : 2,
        "name" : "192.168.198.128:27019",------（第三台节点）
        "health" : 1,
        "state" : 2,
        "stateStr" : "SECONDARY", ------（从节点）
        "uptime" : 47,
        "optime" : {
            "ts" : Timestamp(1537072188, 1),
            "t" : NumberLong(1)
        },
        "optimeDurable" : {
            "ts" : Timestamp(1537072188, 1),
            "t" : NumberLong(1)
        },
        "optimeDate" : ISODate("2018-09-16T04:29:48Z"),
        "optimeDurableDate" : ISODate("2018-09-16T04:29:48Z"),
        "lastHeartbeat" : ISODate("2018-09-16T04:29:53.346Z"),
        "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2018-09-16T04:29:53.725Z"),
        "pingMs" : NumberLong(0),
        "lastHeartbeatMessage" : "",
        "syncingTo" : "192.168.198.128:27017",
        "syncSourceHost" : "192.168.198.128:27017",
        "syncSourceId" : 0,
        "infoMessage" : "",
        "configVersion" : 1
    }
],
"ok" : 1,
"operationTime" : Timestamp(1537072188, 1),
"$clusterTime" : {
    "clusterTime" : Timestamp(1537072188, 1),
    "signature" : {
        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
        "keyId" : NumberLong(0)
    }
}

}

---

7）到此复制集创建完毕，但是我们还有一台实例没有添加到复制集中，所以现在演示复制集的添加：

kgcrs:PRIMARY> rs.add("192.168.198.128:27020") ----（添加一台实列到复制集中）

---

{
"ok" : 1, ----（添加成功）
"operationTime" : Timestamp(1537072738, 2),
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1537072738, 2),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
"keyId" : NumberLong(0)
}
}
}

---

8）有添加，那么就有移除，下面会演示移除的命令：

kgcrs:PRIMARY> rs.remove("192.168.198.128:27020")

---

{
"ok" : 1, -----（移除成功）
"operationTime" : Timestamp(1537072949, 1),
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1537072949, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
"keyId" : NumberLong(0)
}
}
}

---

9）到这里实验成功，那么需要验证它的功能性，下面会模拟故障转移，在这里是看不出实验效果，只给方法。

[root@localhost ~]# ps aux | grep mongod ---（查看mongod的进程）
root 40778 0.6 6.4 1581996 64908 ? Sl 12:15 0:12 mongod -f /etc/mongod.conf
root 40822 0.6 6.1 1469704 61216 ? Sl 12:17 0:12 mongod -f /etc/mongod2.conf
root 40884 0.7 5.9 1504232 59000 ? Sl 12:18 0:11 mongod -f /etc/mongod3.conf
root 40912 0.5 5.3 1440660 53752 ? Sl 12:19 0:09 mongod -f /etc/mongod4.conf

---

[root@localhost ~]# kill -9 40778 ----（把进程 kill 掉 ，因为细心的朋友可以看到，40778 现在是主节点，把它 kill 掉，就是为了看其他节点会不会自动切换为主节点）

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10）进入第二台实列，查看复制集状态

[root@localhost ~]# mongo --port 27018 ----（进入第二台实例，这里需要跟上端口）
kgcrs:SECONDARY> rs.status() ------（再次查看复制集状态）

---

{
"set" : "kgcrs",
"date" : ISODate("2018-09-16T04:51:37.669Z"),
"myState" : 2,
"term" : NumberLong(2),
"syncingTo" : "192.168.198.128:27019",
"syncSourceHost" : "192.168.198.128:27019",
"syncSourceId" : 2,
"heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
"optimes" : {
"lastCommittedOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1537073492, 1),
"t" : NumberLong(2)
},
"readConcernMajorityOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1537073492, 1),
"t" : NumberLong(2)
},
"appliedOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1537073492, 1),
"t" : NumberLong(2)
},
"durableOpTime" : {
"ts" : Timestamp(1537073492, 1),
"t" : NumberLong(2)
}
},
"members" : [
{
"_id" : 0,
"name" : "192.168.198.128:27017", ----（第一台节点）
"health" : 0, ----（原来的健康值变为 “0”）
"state" : 8,
"stateStr" : "(not reachable/healthy)",
"uptime" : 0,
"optime" : {
"ts" : Timestamp(0, 0),
"t" : NumberLong(-1)
},
"optimeDurable" : {
"ts" : Timestamp(0, 0),
"t" : NumberLong(-1)
},
"optimeDate" : ISODate("1970-01-01T00:00:00Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("1970-01-01T00:00:00Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2018-09-16T04:51:36.332Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2018-09-16T04:47:29.932Z"),
"pingMs" : NumberLong(0),
"lastHeartbeatMessage" : "Connection refused",
"syncingTo" : "",
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"infoMessage" : "",
"configVersion" : -1
},
{
"_id" : 1, ----（第二台实例）
"name" : "192.168.198.128:27018",
"health" : 1, ----（健康值为 “1”）
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY", ----（节点状态是：从几从节点）
"uptime" : 2060,
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1537073492, 1),
"t" : NumberLong(2)
},
"optimeDate" : ISODate("2018-09-16T04:51:32Z"),
"syncingTo" : "192.168.198.128:27019",
"syncSourceHost" : "192.168.198.128:27019",
"syncSourceId" : 2,
"infoMessage" : "",
"configVersion" : 3,
"self" : true,
"lastHeartbeatMessage" : ""
},
{
"_id" : 2, -----（第三台节点）
"name" : "192.168.198.128:27019",
"health" : 1, -----（健康值为 ‘1’）
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY", -----（现在是第三台节点为主节点）
"uptime" : 1349,
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1537073492, 1),
"t" : NumberLong(2)
},
"optimeDurable" : {
"ts" : Timestamp(1537073492, 1),
"t" : NumberLong(2)
},
"optimeDate" : ISODate("2018-09-16T04:51:32Z"),
"optimeDurableDate" : ISODate("2018-09-16T04:51:32Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2018-09-16T04:51:36.289Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2018-09-16T04:51:37.431Z"),
"pingMs" : NumberLong(0),
"lastHeartbeatMessage" : "",
"syncingTo" : "",
"syncSourceHost" : "",
"syncSourceId" : -1,
"infoMessage" : "",
"electionTime" : Timestamp(1537073261, 1),
"electionDate" : ISODate("2018-09-16T04:47:41Z"),
"configVersion" : 3
}
],
"ok" : 1,
"operationTime" : Timestamp(1537073492, 1),
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1537073492, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
"keyId" : NumberLong(0)
}
}
}

---

11）从以上数据可以看出，当主节点挂掉后，从节点会自动切换为主节点，但是又不是按照顺序来推荐谁当主节点，这里的推荐的原理，后面会讲到。当然，这里是自动切换主从，我们也可以手动进行切换

[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod.conf ----（把上个步骤停止的实例启动起来，方便我们实验）
[root@localhost ~]# mongo --port 27019 ----（进入主节点服务器，因为我们需要来进行手动切换主从。）

---

kgcrs:PRIMARY> rs.freeze(30) ----（暂停30秒不参加选举）
kgcrs:PRIMARY> rs.stepDown(60,30) ----（让主节点交出位子，维持从节点状态不少于60秒，同时等待30秒使主节点和从节点日志同步）
kgcrs:SECONDARY> rs.status() ----（再次查看复制集状态）

---

12）在从节点默认的情况下，我们是无法在从节点上读取数据的，只有执行以下命令：

kgcrs:SECONDARY> rs.slaveOk() ----（执行此命令才可以在从节点上读取数据，否则是不允许读取）

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总结：

1·复制集信息要点说明：health 为 “1” 代表健康，“0” 代表宕机。state 为 “1” 代表主节点，为 “2” 代表从节点

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2·在配置实例时需要特别注意修改的数据存储路径，日志存储位子，端口号的修改。

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3·复制集最少需要两个节点，这里主节点复制处理客户端请求，从节点复制主节点上的数据

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4·它可以实现群集的高可用，当故障时会自动切换，管理员也可以手动切换。

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5·在复制集初始化配置时要保证从节点上没有数据。

---

6·在初始化完复制集参数后，需要通过命令 ：rs.initate(cfg) 命令启动复制集。