摘要：备份服务器保存数据副本，在主服务器故障时参与选举。成员进入回滚阶段，即会被置为此状态，回滚完成之后进入状态，随后变成备份服务器。
一、MongoDB简介
MongoDB是一个面向文档的数据库，其实是一个介于关系型与非关系型之间的数据库。在MongoDB的世界里，没有行(row)的概念，取而代之的是文档（document）模型，文档内还能嵌入文档、数组等，非常灵活。它支持json和bson的数据格式，可以存储比较复杂的数据类型，因而也受到广大DBA的青睐。
在生产环境中，很少用单节点来支撑业务流量，主要是节点性能与数据安全性方面的考虑，MongoDB可以用副本集来实现数据备份、故障恢复等功能，使用分片技术来使集群存储更多的数据，实现更大的负载，也能保证存储的负载均衡。本文主要介绍的是副本集，有关分片技术会在后面的文章中来进行介绍。
副本集是一组运行着mongod进程的服务器，维护着同一个数据集，其中有一个是主服务器（primary），用于处理客户端请求，其他节点为备份服务器(secondary)，用于保存数据库副本。当主服务器挂掉的时候，其他备份服务器会自动选取一个节点作为新的主服务器，保证数据安全性、业务可用性。
下面是官方提供的一张架构图：
主服务器（primary）接受所有客户端的读写请求（可以通过配置使得备份服务器也能接受读请求，在要求数据强一致性的环境中不建议这样做），主服务器会将对数据的改动记录到operation log中，即oplog（类似MySQL中的binlog），备份服务器会从主服务器中复制此日志，然后应用到自身数据库中，以保证数据与主库中一致。副本集中各个节点之间会互相发送心跳报文来获取各个节点的信息。
当主服务器（primary）宕机或者由于网络故障与其它节点失去联系之后（10秒），其中一个备份服务器会发起选举流程来将自己提升为新的主服务器。整个过程一般在一分钟之内完成。
在介绍复制原理之前先来看一下整个副本集中会有哪些成员，它们的功能分别是什么。
1、主服务器（primary）主服务器用于处理客户端请求，默认情况下，客户端的读写请求都到达主服务器。
2、备份服务器（secondary）保存数据副本，在主服务器故障时参与选举。用于保障集群高可用。默认情况下备份服务器不接受读请求。
3、仲裁者（arbiter）MongoDB支持一种特殊类型的成员--仲裁者（arbiter）。它不用于保存数据，唯一能施展拳脚的地方就是参与选举过程，履行投票的义务。如果应用数据比较小，但又想使用副本集来预防数据意外丢失的风险，使用多个数据节点比较浪费资源，这时仲裁者将是不二之选。它可以作为一个轻量级的进程运行在一台配置比较差的服务器上。可以将其部署在与数据节点不同的故障域内，这样将会增强副本集的健壮性。
在使用仲裁者的时候应该注意以下两个限制：
1、一个副本集中只能有一个仲裁者
2、如果条件允许，能使用数据节点的时候就不要使用仲裁者
在小副本集中，比如三个节点的副本集，使用一个主服务器、一个备份服务器、一个仲裁者，假设主服务器挂掉（连数据都损坏），另外一个备份服务器升为主服务器，这个时候如果新的主服务器也挂掉，而仲裁者又不保存数据，那将是毁灭性的打击。所以选择使用仲裁者之前一定要作各方面考虑。
以上三种即是一个副本集中主要的成员类型，下面两种其实也是备份节点，但由于有一些特别的功能，所以多带带介绍。
4、隐藏成员隐藏成员不会作为一个副本集中的复制源，而且对于客户端来说，它是不可见的（只有当其优先级为0时才能设置为隐藏成员）。很多朋友喜欢将一些性能不那么强大的服务器隐藏起来。
5、延迟备份节点顾名思义，延迟备份节点是比主服务器数据落后某一段时间的节点。此节点的目的是为了防止出现重大故障，比如DBA朋友小手一抖将某些数据给删掉了，执行完删除命令之后顿悟，这个时候主服务器上数据没了，跑得快的备份服务器上数据也没有了，但由于延迟备份节点配置为落后主服务器一段时间，它上面的数据还在，这个副本集就还能一救。
延迟备份节点的优先级也需为0，并且为了保证数据一致性，还需要将延迟备份节点设置为隐藏成员。
MongoDB的复制功能通过操作日志oplog来实现。客户端对数据的更改操作会写进oplog中，它其实也是一个集合，存放于local数据库中，比较特殊的是它是一个固定大小的集合（capped collection），也就是说它并不是保存了所有对数据库的更改操作，只是一部分，当记录占满了这个集合时，新的操作日志会将老的冲掉。副本集中每一个成员都会维护一份自己的oplog。
另外，如果将oplog中的某一个操作在节点上执行多次，其实与执行一次的效果是一样的。这样设计的好处是为了避免备份节点同步过程中主服务器挂掉，从新的主服务器上拷贝过来的oplog中与从旧的主服务器上拷贝过来的oplog有重叠。
MongoDB的数据同步大体也可分为两种：初始化同步（Initial Syncing）和增量同步。
我们也可以将其理解为全量同步。一般在副本集中成员启动后或者新加入成员就会进入这一个阶段。
触发初始化同步有以下三个条件：
local数据库中的oplog.rs 集合为空。
minValid集合里面存储的是_initialSyncFlag（用于init sync失败处理）
initialSyncRequested是true（用于resync命令，resync适用于主从架构，副本集不适用）
整个初始化同步阶段包括以下几个步骤：
选择同步源。此时它会在local.me中创建一个属于自己的标识符，然后会将自己所有的数据都删除掉（local数据库除外），以一个全新的自己来进行同步。
克隆（clone）。简单理解，就是将同步源上的所有数据复制到本地。
克隆完成之后就开始进入oplog同步阶段，这个阶段分两步，第一步：如果克隆过程中文档被移动，重新进行克隆；第二步：将第一步中的操作记录下来。
创建索引。
将创建索引期间主服务器发生的数据更改进行同步。
初始化同步结束，节点变成备份服务器。
2、增量同步当初始化同步完成之后，就进入增量同步阶段，备份节点在初始化同步结束后的第一时间就通过tailable cursor来不断从主服务器上拉取oplog，然后应用到自身的数据库中。tailable cursor游标类似linux里的tailf命令。增量同步会用几个线程来协作完成，具体过程在以后的文章的介绍。
五、成员状态我们已经知道副本集中各个节点之间每隔2秒（可通过抓包看出）会发送心跳报文，报文中会包含节点自身的状态信息，下面来看看成员会有哪些状态，什么情况下会进入这些状态。
RPIMARY：主服务器专属。
SECONDARY：备份服务器专属。
ARBITER：仲裁者专属。
STARTUP：当成员刚启动时就进入这个状态，本状态会加载一些副本集配置信息，等到加载完毕就进入STARTUP2阶段。
STARTUP2：我们在上一节提到了初始化同步，在整个初始化同步过程中成员的状态都是STARTUP2。
RECOVERING：每个成员成为备份节点之前都会先进入这个状态。这个状态表明节点是在正常运转的，但是还需进一步对自身做一些检查，处于此状态的成员不能处理读请求。
DOWN：成员失联的情况下会处于DOWN状态。
UNKNOWN：副本集中某个成员连不上其他成员，其他成员无法获知它的状态信息，那它就会被置为UNKNOWN状态。
REMOVED：成员被移出副本集，即被置为此状态。
ROLLBACK：成员进入回滚阶段，即会被置为此状态，回滚完成之后进入RECOVERING状态，随后变成备份服务器。
FATAL：成员出现无法自动修复的故障之后会被置为此状态。
官方将这11个状态分为三大类：
Core States（包含RPIMARY、SECONDARY和ARBITER）、Other States（包含STARTUP、STARTUP2和RECOVERING）、Error States（包含UNKNOWN、DOWN、REMOVED、ROLLBACK和FATAL）。
文章版权归作者所有，未经允许请勿转载,若此文章存在违规行为，您可以联系管理员删除。
转载请注明本文地址：https://www.ucloud.cn/yun/19227.html
摘要：下一小节我会和大家分享如何在真实的生产环境中创建副本集。好了，中副本集的搭建我们就先说到这里，小伙伴们有问题欢迎留言讨论。 我们之前的案例都是在单个节点上实现的，在生产环境中这种做法是有风险的，如果服务宕机、崩溃或者硬盘坏了都会对公司业务造成损失，因此我们需要数据备份。在MongoDB中我们可以通过副本集来实现这一需求，MongoDB副本集(Replica Set)是有自动故障恢复功能...
摘要：我们可以在添加节点时指定优先级，如下也可以为已有的节点设置优先级好了，中副本集的配置我们就先说到这里，小伙伴们有问题欢迎留言讨论。 上篇文章我们搭建了MongoDB副本集的环境，验证了数据已经可以成功的复制，本文我们就来看看MongoDB副本集的其他操作。 本文是MongoDB系列的第十六篇文章，了解前面的文章有助于更好的理解本文： 1.Linux上安装MongoDB 2.Mo...
摘要：申明本文由笔者首发于深入浅出复制中文社区深入浅出复制由于自己开了，所以将之前比较好的文章挪过来便于大家浏览。新增由于网络问题导致失败重试机制。 申明 本文由笔者首发于InfoQ：《深入浅出MongoDB复制》MongoDB中文社区：《深入浅出MongoDB复制》 由于自己开了blog，所以将之前比较好的文章挪过来便于大家浏览。 综述 笔者最近在生产环境中遇到许多复制相关问题，查阅网上资...
摘要：版本目前支持和，用户可以根据需求选择相应的云数据库版本。硬盘云数据库的硬盘大小。云数据库提供自动备份和手动备份两种方式，防止数据丢失，避免误操作带来的风险。日志日志是用于记录云数据库操作事件的记录文件。什么是云数据库MongoDB？云数据库简介： 云数据库MongoDB是基于成熟云计算技术的高可用、高性能的数据库服务，完全兼容MongoDB 协议，支持灵活部署，除副本集实例架构外，云数据库...
摘要：搭建分片分区集群环境安装三台机器关闭防火墙主节点副节点仲裁仲裁主节点副节点副节点仲裁主节点端口分配下载并且安装所有版本二进制文件自行下载改名分别在每台机器建立六个目录，因为不存储数据，只需要建立日志文件目录即可。 搭建 MongoDB分片（sharding） / 分区 / 集群环境 1. 安装 MongoDB 三台机器 关闭防火墙 systemctl stop firewalld.se...
摘要：当一个原本运行正常的成员无法访问到时，该成员就处于的状态。成员被从副本集中移除时就变成这个状态。表示当前服务器最后一次收到其他成员心跳的时间。表示同步的数据源。 副本集环境的搭建以及一些基本的操作我们都了解了，本文我们来看看这个数据复制到底是怎么实现的。 本文是MongoDB系列的第十七篇文章，了解前面的文章有助于更好的理解本文： 1.Linux上安装MongoDB 2.Mon...
阅读 2852·2021-09-24 09:47
阅读 2899·2021-09-22 15:50
阅读 3120·2021-09-10 10:51
阅读 2979·2019-08-29 17:10
阅读 2781·2019-08-26 12:14
阅读 1729·2019-08-26 12:00
阅读 731·2019-08-26 11:44
阅读 553·2019-08-26 11:44
