类似Redis的主从复制和哨兵模式，但略有不同。项目地址参考码云。

含义：

  1.    与Redis主从复制类似，用户对MongoDB主节点进行写操作，副节点通过异步的形式对主节点的数据**（集合、文档、索引、数据库）**进行复制完成数据同步。由于复制操作为异步，因此副节点不保证与主节点的数据完全同步。<br />主节点负责处理所有写入数据的请求，副节点和主节点（默认）处理所有的读取请求，副节点从主节点（或符合条件的副节点）处复制数据<br />默认情况下，每个节点每隔两秒钟发送一次心跳请求，当请求超过10秒时则认为节点处于不健康状态，可能已经掉线，**一个复制集最多支持50个节点**<br />    ![捕获.PNG](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/21405095/1626585048658-8532b374-3056-43d4-8bd2-f3486c350827.png#clientId=u2d9a97e5-0c70-4&from=ui&height=410&id=u4642a383&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=%E6%8D%95%E8%8E%B7.PNG&originHeight=636&originWidth=1001&originalType=binary&ratio=1&size=86173&status=done&style=stroke&taskId=u37455371-aadd-4c9c-bfcc-ef4fbd9471f&width=645)<br />**复制集图解**

选举详解：

普通模式：

在复制集当中的每个节点都有“选举计数器”，当每个节点参与新的选举后，都会将计数器值进行加一。当主节点出现故障时，MongoDB将会从副节点中选出一个“候选节点”，“候选节点”会对自己的计数器进行加一操作，然后将计数器的值包含在“投票请求”中对其他节点（包含疑似掉线的原主节点）进行发送，如果其他节点收到“投票请求”时发现计数器的值比自身的要大，将对自身计数器值进行更新并返回投票结果（同意或反对）。当投票的同意结果超过半数，候选节点将升级为主节点，如果同意结果没有超过半数，将重新选出一个“候选节点”进行选举。
当整个复制集中只剩下一个MongoDB可以正常工作的时候，选举将永远无法生效，因此创建MongDB复制集的时候至少需要三个节点（一般为奇数），但最多只有7个投票节点
触发选举的规则：主节点和副节点的心跳请求超时、复制集初始化、新节点加入复制集
投票结果的判断规则：候选节点数据的同步性与自身数据同步性相比是否更高，高返回同意，低返回反对

投票机（仲裁者）：

该选举模式适合数据不需要所有的副节点都进行复制，或复制集中的MongoDB数量为偶数
投票机本身不包含任何数据（不能成为主节点），只能为其他节点进行投同意票，可避免出现偶数的MongoDB副本集在投票中无法出现半数同意的结果
在MongoDB4.0+版本后被废弃

复制过程详解：

  1. 当一个节点作为全新成员加入到复制集当中，或对一个节点再次进行初始化，这种情况被称为**“初始同步”**。当“初始同步”开始后，会将新节点内的数据全部清空再进行数据同步。在进行数据同步的过程中，主节点接受到新数据并不会传给新节点进行复制，而是通过“同步写库记录”进行数据同步<br />“同步写库记录”类似Redis的AOF操作，主节点记录操作记录，副节点一次性拷贝所有的记录保存到一个集合中（默认为 local数据库的 oplog.rs 集合），然后再根据集合内的数据操作记录更新数据<br />**注意点：**
  3.   1. **写库记录的数据可以被重复使用**
  4.   2. **根据记录更新数据的过程为多线程分批次操作**
  5.   3. **写库记录的大小和文档大小不一定成正比**

投票机创建案例：

搭建一个一主一副的副本集，配合投票机模拟主机宕机的选举操作。配置文件详解参考《MongoDB安装》文档。

创建主节点：

1、建立存放数据和日志的目录

  1. mkdir -p /mongodb/replica_sets/myrs_27017/log \ &
  2. mkdir -p /mongodb/replica_sets/myrs_27017/data/db

2、创建配置文件

  1. vim /mongodb/replica_sets/myrs_27017/mongod.conf
  1. systemLog:
  2.    destination: file
  3.    path: "/mongodb/replica_sets/myrs_27017/log/mongod.log"
  4.    logAppend: true
  5. storage:
  6.    dbPath: "/mongodb/replica_sets/myrs_27017/data/db"
  7.    journal:
  8.         enabled: true
  9. processManagement:
  10.    fork: true
  11.    pidFilePath: "/mongodb/replica_sets/myrs_27017/log/mongod.pid"
  12. net:
  13.    bindIp: 0.0.0.0
  14.    port: 27017
  15. replication:
  16.    replSetName: myrs

3、启动节点服务

  1. /usr/local/mongo/bin/mongod -f /mongodb/replica_sets/myrs_27017/mongod.conf

image.png
主节点启动完成

创建副节点：

1、建立存放数据和日志的目录

  1. mkdir -p /mongodb/replica_sets/myrs_27018/log \ &
  2. mkdir -p /mongodb/replica_sets/myrs_27018/data/db

2、创建配置文件

  1. vim /mongodb/replica_sets/myrs_27018/mongod.conf
  1. systemLog:
  2.    destination: file
  3.    path: "/mongodb/replica_sets/myrs_27018/log/mongod.log"
  4.    logAppend: true
  5. storage:
  6.    dbPath: "/mongodb/replica_sets/myrs_27018/data/db"
  7.    journal:
  8.         enabled: true
  9. processManagement:
  10.    fork: true
  11.    pidFilePath: "/mongodb/replica_sets/myrs_27018/log/mongod.pid"
  12. net:
  13.    bindIp: 0.0.0.0
  14.    port: 27018
  15. replication:
  16.    replSetName: myrs

3、启动节点服务

  1. /usr/local/mongo/bin/mongod -f /mongodb/replica_sets/myrs_27018/mongod.conf

image.png
副节点启动完成

创建投票机：

1、建立存放数据和日志的目录

  1. mkdir -p /mongodb/replica_sets/myrs_27019/log \ &
  2. mkdir -p /mongodb/replica_sets/myrs_27019/data/db

2、创建配置文件

  1. vim /mongodb/replica_sets/myrs_27019/mongod.conf
  1. systemLog:
  2.    destination: file
  3.    path: "/mongodb/replica_sets/myrs_27019/log/mongod.log"
  4.    logAppend: true
  5. storage:
  6.    dbPath: "/mongodb/replica_sets/myrs_27019/data/db"
  7.    journal:
  8.         enabled: true
  9. processManagement:
  10.    fork: true
  11.    pidFilePath: "/mongodb/replica_sets/myrs_27019/log/mongod.pid"
  12. net:
  13.    bindIp: 0.0.0.0
  14.    port: 27019
  15. replication:
  16.    replSetName: myrs

3、启动节点服务

  1. /usr/local/mongo/bin/mongod -f /mongodb/replica_sets/myrs_27019/mongod.conf

image.png
投票机启动完成

初始化副本集：

当指定副本集名称时，大多数命令已无法生效，需要先登录主节点并进行初始化

  1. /usr/local/mongo/bin/mongo --port 27017                                                                                        登录主节点
  3. rs.initiate()                                                                                                                                                    初始化

image.png
出现PRIMARY时完成主节点初始化

查看副本集配置：

使用 rs.config() 查看默认的副本集配置，priority代表优先级，优先级越大在投票中月可能获得同意，除投票机以外的节点默认为1
image.png
默认的配置

查看副本集状态：

使用 rs.status() 查看初始化后的副本集状态，”set” 为副本集的名字，”myState” 为1说明状态常，”members” 为副本集成员数组，此时只有一个： “name” : “localhost.localdomain:27017” ，该成员的角色是 “stateStr” : “PRIMARY”, 该节点是健康的： “health” : 1 。
image.png
主节点的状态

对主节点添加副节点：

指定 host 创建副节点完成数据同步，返回 “ok” : 1 ：说明添加成功。

  1. rs.add("192.168.182.147:27018")                                                                                        对主节点添加副节点

image.png
添加副节点成功

使用 rs.status() 查看副本集状态发现副节点已成功添加：
image.png
副节点状态正常

添加投票机（仲裁者）：

指定 host 创建投票机，返回 “ok” : 1 ：说明添加成功。

  1. rs.addArb("192.168.182.147:27019")                                                                                对副本集指定投票机

image.png
投票机添加成功

使用 rs.status() 查看副本集状态发现投票机已成功添加：
image.png
投票机状态正常

数据创建：

登录主节点，创建一个集合进行数据保存：

  1. use articledb
  3. db.articledb.save({
  4.   "articleid": "100000",
  5.   "content": "今天天气真好，阳光明媚",
  6.   "userid": "1001",
  7.   "nickname": "Rose",
  8.   "createdatetime": new Date(),
  9.   "likenum": NumberInt(10),
  10.   "state": null
  11. })

登录副节点，默认情况下没有读权限，需要进行设置。如果要取消副节点的读权限，执行 rs.slaveOk(false) 即可 ：

  1. /usr/local/mongo/bin/mongo --port 27018                                                                                    登录副节点
  3. rs.slaveOk()                                                                                                                                        配置读权限

选择 articledb 集合，查询数据：
image.png
数据同步成功

副节点故障测试：

关闭27018副本节点：发现主节点和仲裁节点对27018的心跳失败。因为主节点还在，因此没有触发投票选举。在主节点写入数据后重启副节点，数据将会自动同步。

主节点故障测试：

  1. 关闭27017节点，当失败超过10秒，此时因为没有主节点了，会自动发起投票。而副本节点只有27018，因此，候选人只有一个就是27018，开始投票。27019向27018投了一票，27018本身自带一票，因此共两票，超过了“大多数”。27019是仲裁节点，没有选举权，27018不向其自身投票，其票数是0.。最终27018成为主节点。具备读写功能。<br />在27018写入数据查看，再启动27017节点，发现27017变成了从节点，27018仍保持主节点，登录27017节点，发现是从节点了，数据自动从27018同步，从而实现了高可用。<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/21405095/1626656393015-6d0eb505-236c-4f46-9966-677dd46966b3.png#clientId=u61206a6e-bbf4-4&from=paste&height=405&id=uf4eece5d&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=810&originWidth=758&originalType=binary&ratio=1&size=71286&status=done&style=stroke&taskId=u479611b8-e2b5-46e9-a091-514e17c097f&width=379)<br />    **27017宕机后27018升级为主节点**

仲裁和主节点故障测试：

登录27017后，发现27017仍然是从节点，但副本集中没有主节点了，导致副本集是只读状态，无法写入。
因为27017的票数，没有获得大多数，即没有大于等于2，它只有默认的一票（优先级是1），因此无法触发新的主节点选举，如果要触发选举，随便加入一个成员即可。
如果只加入27019仲裁节点成员，则主节点一定是27017，因为没得选了，仲裁节点不参与选举，但参与投票。如果只加入27018节点，会发起选举。因为27017和27018都是两票，则按照谁数据新，谁当主节点。

仲裁节点和副节点故障测试：

先关掉仲裁节点27019，关掉现在的副本节点27018，10秒后，27017主节点自动降级为副本节点。（服务降级），副本集不可写数据了，已经故障了。
image.png
主节点服务降级

SpringBoot集成：

与Redis哨兵的配置类似，slaveOk=true：开启副本节点读的功能，可实现读写分离。connect=replicaSet：自动到副本集中选择读写的主机。如果slaveOK是打开的，则实现了读写分离

  1. spring.data.mongodb.url:mongodb://host1,host2,host3/数据库名?connect=replicaSet&slaveOk=true&replicaSet=副本集名字

以上面案例为例的配置文件语句：

  1. spring.data.mongodb.url:mongodb://192.168.182.147:27017,192.168.182.147:27018,192.168.182.147:27019/articledb?connect=replicaSet&slaveOk=true&replicaSet=myrs

运行时可能提示“com.mongodb.MongoSocketException: localhost.localdomain”，这是由于配置文件自动生成的时候 host 默认成 linux 的主机名，需要修改为具体的 IP 才能正常运行
image.png
主节点的Host地址异常

解决方案：
在主节点上修改异常Host值的数据即可

  1. cxf = rs.conf()                                                                                                                    将配置文件赋值给变量
  2. cxf.members[0].host="192.168.182.147:27017"                                                            修改异常的一号数据
  3. rs.reconfig(cxf)                                                                                                                重载配置文件

image.png
Host异常修复成功

写操作时，只打开主节点连接：
image.png
读操作是，同时打开主节点和从节点连接，但使用从节点获取数据：
image.png

关闭副本集：

分为手动关闭和强制关闭，强制关闭即kill命令，但有数据损坏风险，若出现该情况需要进行数据修复，数据修复参考《数据分片》章节；手动关闭步骤：依次关闭仲裁节点、副节点、主节点

  1. mongo --port 端口                                                                                            按顺序进入副本集端口
  3. rs.stepDown()                                                                                                    告知副本集说本机要下线
  5. use admin                                                                                                            切换到admin库
  7. db.shutdownServer()                                                                                        关闭服务