MongoDB在单节点中也可以做复制集，但是仅限于测试实验，最大的好处就是部署方便快速，可以随便添加新节点，节省资源。在这里我使用的是MongoDB 3.2版本进行复制集实验（但MongoDB配置文件使用的是老版本格式），一共使用三个节点，一个是主节点（PRIMARY），一个是从节点（SECONDARY），一个是投票节点（ARBITER）。如下图：
一、实验环境
1）节点信息:192.168.60.10
3）节点确保iptables和selinux已关闭
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[root@node1 ~]# iptables -F
[root@node1 ~]# setenforce 0
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二、安装MongoDB 3.2
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mongodb-org-3.2.0-1.el6.x86_64.rpm
mongodb-org-mongos-3.2.0-1.el6.x86_64.rpm
mongodb-org-server-3.2.0-1.el6.x86_64.rpm
mongodb-org-shell-3.2.0-1.el6.x86_64.rpm
mongodb-org-tools-3.2.0-1.el6.x86_64.rpm
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PS：需要的软件包可以去https://repo.mongodb.org/yum/redhat/下载，MongoDB的安装很简单，怎么安装都成。
三、配置单点复制集（启动三个套接字）
1）创建所需要的目录
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$ mkdir -p /data/mongodb/{conf,log,pid,data}
$ mkdir -p /data/mongodb/conf/{conf27017,conf27018,conf27019}
$ mkdir -p /data/mongodb/log/{log27017,log27018,log27019}
$ mkdir -p /data/mongodb/pid/{pid27017,pid27018,pid27019}
$ mkdir -p /data/mongodb/data/{data27017,data27018,data27019}
$ chown -R mongod.mongod /data/mongodb/data/{data27017,data27018,data27019}
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2）创建三个配置文件
192.168.60.10:27017
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$ cat /data/mongodb/conf/conf27017/mongod.conf
# 开启日志文件;
logpath = /data/mongodb/log/log27017/mongod.log
# 开启日志追加;
logappend = true
# 指定数据目录;
dbpath = /data/mongodb/data/data27017
# 实例端口;
port = 27017
# 绑定地址;
bind_ip = 0.0.0.0
# 守护进程模式开启;
fork = true
# 进程号文件;
pidfilepath = /data/mongodb/pid/pid27017/mongod.pid
# 日志回转;
logRotate = rename
# 日志时间格式;
timeStampFormat = ctime
# 日志刷盘间隔（默认100毫秒）;
journalCommitInterval = 100
# 数据刷盘间隔（默认60秒）;
syncdelay = 60
# 最大连接数（默认65536）;
maxConns = 65536
###Replica Set
# Oplog大小（单位MB）;
oplogSize = 1024
# 复制集名称;
replSet = ywnds
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192.168.60.10:27018
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$ cat /data/mongodb/conf/conf27018/mongod.conf
logpath = /data/mongodb/log/log27018/mongod.log
logappend = true
dbpath = /data/mongodb/data/data27018
port = 27018
bind_ip = 0.0.0.0
fork = true
pidfilepath = /data/mongodb/pid/pid27018/mongod.pid
logRotate = rename
timeStampFormat = ctime
journalCommitInterval = 100
syncdelay = 60
maxConns = 65536
###Replica Set
oplogSize = 1024
replSet = ywnds
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192.168.60.10:27019
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$ cat /data/mongodb/conf/conf27019/mongod.conf
logpath = /data/mongodb/log/log27019/mongod.log
logappend = true
dbpath = /data/mongodb/data/data27019
port = 27019
bind_ip = 0.0.0.0
fork = true
pidfilepath = /data/mongodb/pid/pid27019/mongod.pid
logRotate = rename
timeStampFormat = ctime
journalCommitInterval = 100
syncdelay = 60
maxConns = 65536
###Replica Set
oplogSize = 1024
replSet = ywnds
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PS:更多具体参数详细含义请看《MongoDB命令行选项介绍》
3）启动集群（所有节点）
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$ killall mongod
$ mongod -f /data/mongodb/conf/conf27019/mongod.conf
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 35554
child process started successfully, parent exiting
$ mongod -f /data/mongodb/conf/conf27018/mongod.conf
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 35601
child process started successfully, parent exiting
$ mongod -f /data/mongodb/conf/conf27017/mongod.conf
about to fork child process, waiting until server is ready for connections.
forked process: 35648
child process started successfully, parent exiting
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查看进程三个节点都启动
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$ netstat -anplt | grep mongod
tcp 0 0 0.0.0.0:27019 0.0.0.0:* LISTEN 35554/mongod
tcp 0 0 0.0.0.0:27017 0.0.0.0:* LISTEN 35648/mongod
tcp 0 0 0.0.0.0:27018 0.0.0.0:* LISTEN 35601/mongod
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4）选择一个节点做主节点（可以随意选择一个，这里我使用21017）
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$ mongo 192.168.60.10:27017/admin
MongoDB shell version: 3.2.0
connecting to: 192.168.60.10:27017/admin
>
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5）初始化27017节点
5.1.为复制集初始化建立配置文档
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> config = {
_id:"ywnds",
members:[
{_id:0,host:"192.168.60.10:27017"},
{_id:1,host:"192.168.60.10:27018"},
{_id:2,host:"192.168.60.10:27019"}
]}
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5.2.更新配置文档参数，设置27019为arbiterOnly（投票节点）
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> config.members[2] = {"_id":2,"host":"192.168.60.10:27019","arbiterOnly":true}
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PS：上面是把复制集初始化配置文档赋值给config变量，这里是通过membes数组的索引来修改节点属性，数组索引从0开始。
具体的配置文档说明请看《MongoDB复制集配置文档介绍》
5.3.使用rs.initiate(cfg)初始化集群
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> rs.initiate(config)
{
"info" : "Config now saved locally. Should come online in about a minute.",
"ok" : 1
}
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这里使用rs.initiate(config)初始化集群，config文件为我们上面定义的。这里的ok返回值为1表示命令执行成功，如果为0则表示没有执行成功。跟Linux中的状态值刚好相反。现在可以使用rs.conf()方法返回配置文件内容。
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ywnds:PRIMARY> rs.conf()
{
"_id" : "ywnds",
"version" : 2,
"protocolVersion" : NumberLong(1),
"members" : [
{
"_id" : 0,
"host" : "192.168.60.10:27017",
"arbiterOnly" : false,
"buildIndexes" : true,
"hidden" : false,
"priority" : 1,
"tags" : {
},
"slaveDelay" : NumberLong(0),
"votes" : 1
},
{
"_id" : 1,
"host" : "192.168.60.10:27018",
"arbiterOnly" : false,
"buildIndexes" : true,
"hidden" : false,
"priority" : 1,
"tags" : {
},
"slaveDelay" : NumberLong(0),
"votes" : 1
},
{
"_id" : 2,
"host" : "192.168.60.10:27019",
"arbiterOnly" : true,
"buildIndexes" : true,
"hidden" : false,
"priority" : 1,
"tags" : {
},
"slaveDelay" : NumberLong(0),
"votes" : 1
}
],
"settings" : {
"chainingAllowed" : true,
"heartbeatIntervalMillis" : 2000,
"heartbeatTimeoutSecs" : 10,
"electionTimeoutMillis" : 10000,
"getLastErrorModes" : {
},
"getLastErrorDefaults" : {
"w" : 1,
"wtimeout" : 0
}
}
}
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在Mongodb3.2版本中，相比之前的版本rs.conf返回配置文件的信息更加详细了。把”arbiterOnly”、”buildIndexes”、”hidden”、”priority”、”tags”、”slaveDelay”、”votes”的默认值都给真是出来了，具体的含义看《MongoDB复制集配置文档介绍》。
5.4.查看集群状态
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ywnds:PRIMARY> rs.status()
{
"set" : "ywnds",
"date" : ISODate("2016-02-03T01:56:49Z"),
"myState" : 1,
"members" : [
{
"_id" : 0,
"name" : "192.168.60.10:27017",
"health" : 1,
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY",
"uptime" : 1043,
"optime" : Timestamp(1454464583, 1),
"optimeDate" : ISODate("2016-02-03T01:56:23Z"),
"electionTime" : Timestamp(1454464592, 1),
"electionDate" : ISODate("2016-02-03T01:56:32Z"),
"self" : true
},
{
"_id" : 1,
"name" : "192.168.60.10:27018",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
"uptime" : 25,
"optime" : Timestamp(1454464583, 1),
"optimeDate" : ISODate("2016-02-03T01:56:23Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2016-02-03T01:56:48Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2016-02-03T01:56:47Z"),
"pingMs" : 2,
"syncingTo" : "192.168.60.10:27017"
},
{
"_id" : 2,
"name" : "192.168.60.10:27019",
"health" : 1,
"state" : 7,
"stateStr" : "ARBITER",
"uptime" : 25,
"lastHeartbeat" : ISODate("2016-02-03T01:56:48Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2016-02-03T01:56:47Z"),
"pingMs" : 0
}
],
"ok" : 1
}
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我们的集群中有三个节点，由状态返回值可以看出27017为PRIMARY节点，而27018为SECONDARY节点，而27019为我们设置的ARBITER节点。这里我们发现mongodb的角标已经变了，变成了复制集名称加上当前节点的状态。同样如果登陆27018和27019会发现都发生了变化。
5.5.查看主节点local库
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ywnds:PRIMARY> use local
switched to db local
ywnds:PRIMARY> show tables
me
oplog.rs
replset.minvalid
slaves
startup_log
system.indexes
system.replset
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这里我们看一下本地的local库，每一个mongod实例都有自己的local数据库，其中存储了复制进程所用的数据和其他实例单独的信息，local数据库对于复制时不可见的，local数据库将不会被复制。
进入到local库可以看到一些集合和索引文件，其中startup_log 是一个固定集合，该集合主要是用来诊断的（每个mongod 实例向 startup_log 插入一条有关mongod实例自身和host信息的诊断信息）；system.replset保存了复制集的配置文档信息（就是我们上面定义的config），跟rs.conf()返回的信息一样；oplog.rs是一个存储了oplog的固定集合，大小为我们在配置文件中设置的大小；replset.minvalid包含了复制集内部定位复制集状态信息；slaves包含了复制集每个节点和与其通讯的最后时间戳。如果该集合过时了，我们可以通过删除该节点来让复制集自动刷新生成。
6）验证复制集
192.168.60.10:27017插入数据
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$ mongo 192.168.60.10:27017
MongoDB shell version: 3.2.0
connecting to: 192.168.60.10:27017/test
ywnds:PRIMARY> use ywnds
switched to db ywnds
ywnds:PRIMARY> db.ywnds.insert({name:"ywnds",age:"20",gender:"B"})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
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然后我们来看一下主节点的数据目录（WiredTiger存储引擎为例）
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$ ll -h /data/mongodb/data/data27017/
总用量 400K
-rw-r--r--. 1 root root 16K 1月 18 03:29 collection-0--3354265032980496329.wt
-rw-r--r--. 1 root root 16K 1月 18 03:29 collection-2--3354265032980496329.wt
-rw-r--r--. 1 root root 36K 1月 18 04:26 collection-4--3354265032980496329.wt
-rw-r--r--. 1 root root 32K 1月 18 03:39 collection-5--3354265032980496329.wt
-rw-r--r--. 1 root root 16K 1月 18 03:32 collection-7--3354265032980496329.wt
-rw-r--r--. 1 root root 16K 1月 18 04:26 collection-9--3354265032980496329.wt
drwxr-xr-x. 2 root root 4.0K 1月 18 04:33 diagnostic.data
-rw-r--r--. 1 root root 16K 1月 18 04:26 index-10--3354265032980496329.wt
-rw-r--r--. 1 root root 16K 1月 18 03:29 index-1--3354265032980496329.wt
-rw-r--r--. 1 root root 16K 1月 18 03:29 index-3--3354265032980496329.wt
-rw-r--r--. 1 root root 16K 1月 18 03:32 index-6--3354265032980496329.wt
-rw-r--r--. 1 root root 16K 1月 18 03:32 index-8--3354265032980496329.wt
drwxr-xr-x. 2 root root 4.0K 1月 18 03:28 journal
-rw-r--r--. 1 root root 36K 1月 18 04:26 _mdb_catalog.wt
-rw-r--r--. 1 root root 6 1月 18 03:28 mongod.lock
-rw-r--r--. 1 root root 36K 1月 18 04:26 sizeStorer.wt
-rw-r--r--. 1 root root 95 1月 18 03:28 storage.bson
-rw-r--r--. 1 root root 49 1月 18 03:28 WiredTiger
-rw-r--r--. 1 root root 4.0K 1月 18 03:28 WiredTigerLAS.wt
-rw-r--r--. 1 root root 21 1月 18 03:28 WiredTiger.lock
-rw-r--r--. 1 root root 920 1月 18 04:26 WiredTiger.turtle
-rw-r--r--. 1 root root 64K 1月 18 04:26 WiredTiger.wt
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这里我们可以看到，由于使用了WiredTiger存储引擎，数据存储格式都跟MongoDB 2.6（使用MMAPV1存储引擎）不同了。
192.168.60.10:27018同步数据
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$ mongo 192.168.60.10:27018
MongoDB shell version: 3.2.0
connecting to: 192.168.60.10:27018/test
ywnds:SECONDARY> rs.slaveOk()
ywnds:SECONDARY> show dbs
local 0.000GB
ywnds 0.000GB
ywnds:SECONDARY> use ywnds
switched to db ywnds
ywnds:SECONDARY> show tables
2016-02-03T11:34:24.505+0800 error: { "$err" : "not master and slaveOk=false", "code" : 13435 }
ywnds:SECONDARY> db.ywnds.insert({name:"eric",age:20})
WriteResult({ "writeError" : { "code" : undefined, "errmsg" : "not master" } })
ywnds:SECONDARY> rs.slaveOk(true)
ywnds:SECONDARY> show tables
ywnds
ywnds:SECONDARY> db.ywnds.find()
{ "_id" : ObjectId("569bf8b9a0c81df2ebc0d75d"), "name" : "ywnds", "age" : 20, "gender" : "B" }
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我们看到数据已经同步过来了，但是如果我们不是通过驱动连接从节点的话，我们查看数据时会报错，说我们不是master节点，且slaveOK=false，所以查看不了。MongoDB在数据一致性上确实下了很大的功夫啊。那么也就是说如果从节点想查看数据就需要开启slaveOK，并且在从节点上是无法进行写入操作的。然后我们开启rs.slaveOk(1)立马就可以查看同步的数据了。
192.168.60.10:27019投票节点
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$ mongo 192.168.60.10:27019
MongoDB shell version: 3.2.0
connecting to: 192.168.60.10:27019/test
ywnds:ARBITER> show dbs
admin (empty)
local 0.078GB
ywnds:ARBITER> use local
switched to db local
ywnds:ARBITER> show tables
me
startup_log
system.indexes
system.replset
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连接到投票节点，我们可以看到PRIMARY上的数据没有同步到投票节点上来，没有ywnds这个库。但是这里需要说明的是，我们可以看到arbiter虽然不同步数据但是local库却有system.indexes和system.replset这两个文件。另外我们可以发现local数据的大小为0.078GB（80M），库物理文件的第一个文件默认大小为64M，而命名空间文件为16M。
四、按照功能来区分复制集成员
从上面的分析可以看出三个节点的不同之处，也可以这么说，上面我们是按照数据来区分不同的复制集节点，那么下面我们按照功能上来区分各个节点。先来简单说一下各个节点状态的不同所能提供的功能有哪些？
主节点（PRIMARY）：默认提供读写服务的节点。
从节点（SECONDARY）：提供读服务的节点，但可以提供多样性服务，如可以转为“隐藏节点”对程序不可见、转为“延时节点”延时复制节点、转为“投票节点”具有投票权但不是arbiter。
投票节点（ARBITER）：ARBITER节点，无数据，仅作选举和充当复制集节点、也称它为选举节点。
五、复制集自动容灾
Mongodb复制集最大的特点就是可以自动容灾，这个特性是从主从复制的架构上改变而来，简单来说就是当复制集（3节点）中如果PRIMARY发生故障，其他节点无法探测到它的心跳信息时，复制集就会产生从新投票选出一个新的PRIAMRY提供服务。下面我们来模拟一下MongoDB的自动故障转移功能。
我们连接到27017主机上，此时的27017是PRIMARY
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$ mongo 192.168.60.10:27017
MongoDB shell version: 3.2.0
connecting to: 192.168.60.10:27017/test
ywnds:PRIMARY>
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我们连接到27018主机上，此时的27018是SECONDARY
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$ mongo 192.168.60.10:27018
MongoDB shell version: 3.2.0
connecting to: 192.168.60.10:27018/test
ywnds:SECONDARY>
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我们连接到27019主机上，此时的27019是ARBITER
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$ mongo 192.168.60.10:27019
MongoDB shell version: 3.2.0
connecting to: 192.168.60.10:27019/test
ywnds:ARBITER>
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模拟主节点宕机，kill掉27017的进程。
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$ cat /mongodb/pid/pid27017/mongod.pid
125484
$ kill -2 125484
$ ps aux | grep mongod
root 125581 0.5 7.9 5266620 48252 ? Sl 04:07 0:00 mongod -f /data/mongodb/conf/conf27018/mongod.conf
root 125670 0.5 5.1 849056 31440 ? Sl 04:07 0:00 mongod -f /data/mongodb/conf/conf27019/mongod.conf
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然后登录27018主机上，看看此时的SECONDARY已经转为PRIMARY了，但是这个过程会有短暂的断开。
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$ mongo 192.168.60.10:27018
MongoDB shell version: 3.2.0
connecting to: 192.168.60.10:27018/test
ywnds:PRIMARY>
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而27019主机上ARBITER还是ARBITER节点。
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$ mongo 192.168.60.10:27019
MongoDB shell version: 3.2.0
connecting to: 192.168.60.10:27019/test
ywnds:ARBITER>
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有兴趣可以通过show log rs命令查看复制集的日志信息，看看这个过程是怎么进行的。这就是MongoDB三节点（一主一从一投票或一主二从）复制集的故障转移功能，是不是很强大。当然除了复制集内部自动选举之外，我们也可以进行人工干预，使用rs.stepdown()方法可以手动切换。