MongoDB - MongoDB复制集 - 《数据库学习笔记》

关于MongoDB复制集
实践准备工作
快速配置MongoDB复制集
参考

关于MongoDB复制集

MongoDB复制集的主要意义在于实现服务的高可用，它是MongoDB的一个原生的高可用设计，不需我们额外引入一些组件来实现，因此实现起来相当便利。

主要功能

一是数据写入时将数据迅速地复制到另一个独立的节点上；
二是在接受写入的节点发生故障时自动选举出一个新的替代节点；

附加功能

数据分发：将数据从一个区域复制到另一个区域，减少另一个区域的度延迟；
读写分离：不同类型的压力分别在不同的节点上执行；
异地容灾：在数据中心故障时快速切换到异地；

典型结构

一个典型的MongoDB复制集由3个以上具有投票权的节点组成：
（1）一个主节点（Primary），接受写入操作和选举时投票；
（2）两个（或多个）从节点（Secondary），复制主节点上的新数据和选举时投票；
MongoDB复制集 - 图1

如何复制

当一个Mongo的修改操作（CRUD）成功，在主节点时它对数据的操作会被记录下来，这些记录被称为oplog，并传递给从节点。从节点通过不断获取新进入主节点的oplog，并在自己的数据上进行回放，以此保持和主节点的数据一致。
MongoDB复制集 - 图2

如何选举

具有投票权的节点之间两两互相发送心跳，当5次心跳未收到时则会判断节点为失联。如果失联的是主节点，从节点会发起选举，选出新的主节点。如果失联的是从节点，不会产生新的选举。
MongoDB复制集 - 图3
整个选举过程基于Raft一致性算法实现，选举成功的必要条件是大多数投票节点存活（这也是为啥大多数需要选举的中间件集群要保持奇数个节点的原因），整个复制集中可以<=50个，但具有投票权的节点<=7个。

实践准备工作

准备VMware Workstation

跟上一篇一样，这次我们仍然会通过VMware Workstation启动几个虚拟机来完成搭建实践。

准备三台linux虚拟机

这里模拟的是三个Mongo节点的主从复制集，因此分别命名为mongo-master、mongo-slave1、mongo-slave2。
MongoDB复制集 - 图4
为了较好的模拟，在三个虚拟机中分别配置一下hosts文件：

vim /etc/hosts

在hosts文件中加入以下内容（IP地址为你配置的虚拟机IP）：

192.168.3.150 mongo-master
192.168.3.151 mongo-slave1
192.168.3.152 mongo-slave2

下载Mongo Server到三台虚拟机

下载地址：https://www.mongodb.com/try/download/community
这里，我们复制到的目录假设为：/usr/local/mongodb/tgz
复制完成后，分别进行解压压缩包，然后将其重命名：

tar -zvxf mongodb-org-server_6.0.2_rc1_arm64.deb
mv ./mongodb-org-server_6.0.2_rc1_arm64 /usr/local/mongodb

准备三个Mongo节点的目录和文件

进入目录：cd /usr/local/mongodb
创建db目录：mkdir /usr/local/mongodb/data/db
创建日志目录：mkdir /usr/local/mongodb/logs
创建日志文件：touch /usr/local/mongodb/logs/mongodb.log

准备三个Mongo节点的配置文件

进入目录：cd /usr/local/mongodb
创建mongo配置文件：vi mongodb.conf
复制以下内容进入mongodb.conf：

systemLog:
  destination: file
  path: /usr/local/mongodb/logs/mongodb.log # log path
  logAppend: true
storage:
  dbPath: /usr/local/mongodb/data/db # data directory
net:
  bindIp: 0.0.0.0
  port: 27017 # port
replication:
  replSetName: localrs
processManagement:
  fork: true

添加三个Mongo节点的环境变量

修改profile文件：

cat >>/etc/profile<<"EOF"
>export PATH=$PATH:/usr/local/mongodb/bin
>EOF

刷新profile文件：

source /etc/profile

修改.bashrc文件：

cat >>/root/.bashrc<<"EOF"
>export PATH="$PATH:/usr/local/mongodb/bin"
>EOF

这时可以在任何目录下输入mongo命令就可以进入mongo了。

添加三个Mongo节点的开机启动

进入system目录：cd /lib/systemd/system
执行以下命令：

cat >>mongodb.service<<"EOF"

在>提示符下复制以下内容：

[Unit]
Description=mongodb
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target
[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/mongodb/bin/mongod --config /usr/local/mongodb/mongodb.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/usr/local/mongodb/bin/mongod --shutdown --config /usr/local/mongodb/mongodb.conf
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target

输入EOF结束。
然后，设置mongodb.service的执行权限：

chmod +x mongodb.service

最后，设置mongodb.service开机自启动：

systemctl enable mongodb.service

快速配置MongoDB复制集

在主节点配置复制集

进入mongo shell：mongo

>rs.initiate()local
rs:SECONDARY> rs.add("mongo-slave1:27017") # 注意这里master节点还处于SECONDARY角色了
localrs:PRIMARY> rs.add("mongo-slave2:27017")  # 注意这里master节点已经被选为PRIMARY角色了

在两个从节点配置复制集

localrs:SECONDARY>rs.secondaryOk()

测试复制集是否可用

首先，在主节点进入shell并插入一条数据：

localrs:PRIMARY>db.yzjc.insertOne({"name":"cscec-jc-team"})
localrs:PRIMARY> db.yzjc.find().pretty()
{ "_id" : ObjectId("608b74155839b06ac76a938d"), "name" : "cscec-jc-team" }

然后，分别在两个从节点查询刚刚在主节点新插入的数据是否已经同步：

localrs:SECONDARY> db.yzjc.find().pretty()
{ "_id" : ObjectId("608b74155839b06ac76a938d"), "name" : "cscec-jc-team" }

可以看到，已经同步到了两个从节点了。

参考

MongoDB入门实战教程（2）