MongoDB 复制集（1/2）

1.复制集的作用

• 主要意义在于实现服务的高可用性。
• 它的实现依赖于两方面：
  • 数据写入时将数据迅速复制到另一个独立节点上。
  • 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。
• 在实现高可用的同时，复制集实现了其他几个附加作用：
  • 数据分发：将数据从一个区域复制到另一个区域，减少另一个区域的读延迟。
  • 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：在数据中心故障时候快速切换到异地。

2.典型复制集结构

• 一个典型的复制集由3个以上具有投票权的节点组成，包括：
  • 一个主节点（Primary）：接受写入操作和选举时投票。
  • 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。
  • 不推荐使用Arbiter（投票节点，不进行数据存取只是为了防止出现平票的情况）。
  • 现在推荐使用三个节点同时储存数据和同时拥有投票权，最常见的还是三节点结构。
  • 强烈不建议单节点。

3.数据是如何进行复制的？

• 当一个修改操作（插入/更新/删除）到达主节点时，它对数据的操作将被记录下来（经过一些必要的转换），这些记录称为 oplog。
• 从节点通过主节点上打开一个 tailable 游标不断获取新进入主节点的oplog，并在自己的数据上回放，以此保持与主节点的数据一致。

4.选举？如何通过选举完成故障恢复？

• 具有投票权的节点之间两两发送心跳；
• 当5次心跳未收到判断为节点失联；
• 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则不会出现新的选举；
• 复制集中最多可以有50个节点，但具有投票权的节点最多7个；
• 选举基于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（3个节点必须有2个以上；5个必须有3个；7个必须有4个）；

5.影响选举的因素有哪些？

• 整个集群必须有大多数节点存活（过半数）；
• 被选举为主节点的节点的必要节点：
  • 能够与多数节点建立连接；
  • 相比于其他节点必须具有较新的oplog，起码是同等的，不能比其他节点旧；
  • 如果有配置优先级，需要比其他节点的优先级高；

6.复制集节点的常见选配项：

• 是否具有投票权（v参数）：有则参与投票；
• 优先级（priority参数）：优先级越高的节点越优先称为主节点。优先级为0的节点无法成为主节点
  （比如把硬件较好的节点优先级调高一点）；
• 隐藏（hidden参数）：复制数据，但对应用不可见。隐藏节点可以具有投票权，但优先级必须为0 。
• 延迟（slaveDelay参数）：复制 n 秒之前的数据，保持与主节点的时间差。
  （比如用来做数据备份 - 防止主节点的数据被误删之后延迟的节点通常为n小时的可以在发现之后用来恢复数据。）

7.复制集注意事项：

• 关于硬件：
  • 有可能进行选举成为主节点（除了隐藏节点，延迟节点）的复制集节点的地位和主节点是一样的，因此硬件配置上必须一致；
    (防止从节点变成主节点后扛不住应用的压力)
  • 为了保证节点不会同时宕机，各节点使用的硬件必须具有独立性。
    （最好不要使用同一电源或同一机柜或同一机房之内，尽可能保持独立性。）
• 关于软件
  • 复制集各节点软件版本必须一致，以避免出现不可预知的问题。
• 增加从节点不会增加系统写性能！
  （通过在从节点上读取，只能提高读取的性能。）