搭建高可用MongoDB集群（Replicaset）-創(chuàng)新互聯(lián)

MongoDB基礎(chǔ)可參考https://blog.51cto.com/kaliarch/2044423

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一、概述

1.1 MongoDB副本集

通俗來(lái)講，mongodb的副本集相當(dāng)于具有自動(dòng)故障恢復(fù)的主從集群，主從集群和副本集最明顯的特征為副本集沒(méi)有固定的“主節(jié)點(diǎn)”，整個(gè)集群會(huì)通過(guò)一定的算法選舉出主節(jié)點(diǎn)，目前MongoDB官方已經(jīng)不建議使用主從模式了，在主從模式下，如果主數(shù)據(jù)庫(kù)宕機(jī)，從數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法自動(dòng)接管主數(shù)據(jù)庫(kù)，從而無(wú)法接入數(shù)據(jù)，取而代之的就是MongoDB副本集模式，主服務(wù)器負(fù)責(zé)整個(gè)副本集的讀寫(xiě)，副本集定期同步數(shù)據(jù)備份，副本集中的副本節(jié)點(diǎn)在主節(jié)點(diǎn)掛掉后通過(guò)心跳機(jī)制檢測(cè)到后副本節(jié)點(diǎn)就會(huì)選舉一個(gè)新的主服務(wù)器，這一切對(duì)于應(yīng)用服務(wù)器無(wú)需關(guān)心。

1.2 架構(gòu)圖

搭建高可用MongoDB集群（Replica set）

搭建高可用MongoDB集群（Replica set） 1.3 復(fù)制原理

mongodb的復(fù)制至少需要兩個(gè)節(jié)點(diǎn)。其中一個(gè)是主節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)處理客戶(hù)端請(qǐng)求，其余的都是從節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)復(fù)制主節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)。
mongodb各個(gè)節(jié)點(diǎn)常見(jiàn)的搭配方式為：一主一從、一主多從。
主節(jié)點(diǎn)記錄在其上的所有操作oplog，從節(jié)點(diǎn)定期輪詢(xún)主節(jié)點(diǎn)獲取這些操作，然后對(duì)自己的數(shù)據(jù)副本執(zhí)行這些操作，從而保證從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與主節(jié)點(diǎn)一致。

搭建高可用MongoDB集群（Replica set） 1.4 副本集特征：

N 個(gè)節(jié)點(diǎn)的集群
任何節(jié)點(diǎn)可作為主節(jié)點(diǎn)
所有寫(xiě)入操作都在主節(jié)點(diǎn)上
自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移
自動(dòng)恢復(fù)

1.5 Bully算法

如果副本集中主節(jié)點(diǎn)宕掉后，需要使用bully算法進(jìn)行選舉主節(jié)點(diǎn)，其主要思想為每個(gè)成員均可以聲明自己為主節(jié)點(diǎn)并通知其他節(jié)點(diǎn)，別的節(jié)點(diǎn)可以選擇接受這個(gè)聲明或是拒絕并進(jìn)入主節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)，只有被其他節(jié)點(diǎn)接受的節(jié)點(diǎn)才可以當(dāng)主節(jié)點(diǎn)，

節(jié)點(diǎn)按照一些屬性來(lái)判斷誰(shuí)應(yīng)該勝出。這個(gè)屬性可以是一個(gè)靜態(tài)ID，也可以是更新的度量像最近一次事務(wù)ID（最新的節(jié)點(diǎn)會(huì)勝出）

官方描述：

得到每個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)的最后操作時(shí)間戳。每個(gè)mongodb都有oplog機(jī)制會(huì)記錄本機(jī)的操作，方便和主服務(wù)器進(jìn)行對(duì)比數(shù)據(jù)是否同步還可以用于錯(cuò)誤恢復(fù)。
如果集群中大部分服務(wù)器down機(jī)了，保留活著的節(jié)點(diǎn)都為 secondary狀態(tài)并停止，不選舉了。
如果集群中選舉出來(lái)的主節(jié)點(diǎn)或者所有從節(jié)點(diǎn)最后一次同步時(shí)間看起來(lái)很舊了，停止選舉等待人來(lái)操作。
如果上面都沒(méi)有問(wèn)題就選擇最后操作時(shí)間戳最新（保證數(shù)據(jù)是最新的）的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)。

1.6 Replica Set成員

一個(gè)Replica Set中的成員角色有三種：Primary，Secondary和Arbiter。

Primary：接收來(lái)自客戶(hù)端的所有的寫(xiě)操作，一個(gè)Replica Set中有且只有一個(gè)Primary。Primary如果宕掉，Replica Set會(huì)自動(dòng)選舉一個(gè)Secondary成為Primary。Primary將它data sets的所有操作都記錄到oplog中。
Secondary:Secondary從Primary復(fù)制oplog，然后將oplog中的操作應(yīng)用到自己的data sets。Secondary和Primary之間是異步復(fù)制，也就是Secondary中的數(shù)據(jù)可能不是最新的。默認(rèn)情況下，Secondary不可讀不可寫(xiě)，但是可以通過(guò)設(shè)置運(yùn)行客戶(hù)端從Secondary讀。

Secondary配置的三種用途：

1.在選舉中阻止其成為Primary，只用作備份數(shù)據(jù)。通過(guò)設(shè)置優(yōu)先級(jí)priority為0來(lái)實(shí)現(xiàn)

2.阻止應(yīng)用程序從它讀，通過(guò)設(shè)置優(yōu)先級(jí)priority為0和設(shè)置hidden為true來(lái)實(shí)現(xiàn)。（一個(gè)隱藏的成員同樣復(fù)制Primary的數(shù)據(jù)，但是對(duì)于客戶(hù)端應(yīng)用程序來(lái)講，它不可見(jiàn)。）

3.保留歷史鏡像數(shù)據(jù)用于數(shù)據(jù)回檔，比如如果誤刪除數(shù)據(jù)，可以使用Delayed Replica Set成員中的數(shù)據(jù)恢復(fù)。

Arbiter:Arbiter不需要維護(hù)自己的data sets，只是當(dāng)Primary掛掉之后參與投票選擇哪個(gè)Secondary可以升級(jí)為Primary

Replica Set中的成員個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)時(shí)，就需要添加一個(gè)Arbiter用于投票選舉哪個(gè)可以升級(jí)為Primary，不能在Primary或者Secondary主機(jī)上運(yùn)行Arbiter

一個(gè)Replica Set可以最多擁有12個(gè)成員，但是只有7個(gè)成員可以同時(shí)參與投票選舉成為Primary，如果成員數(shù)量超過(guò)12，就需要使用Master-Slave主從復(fù)制方式。

部署一個(gè)Replica Set至少需要三個(gè)成員，一個(gè)Arbiter，一個(gè)Secondary和一個(gè)Primary或者一個(gè)Primary，兩個(gè)Secondary。

二、搭建部署

2.1 基礎(chǔ)環(huán)境

主機(jī)名	IP地址	系統(tǒng)
mongodb-1	172.20.6.10	CentOS release 6.9
mongodb-2	172.20.6.11	CentOS release 6.9
mongodb-3	172.20.6.10	CentOS release 6.9

2.2 軟件安裝

在三臺(tái)服務(wù)器上依次安裝mongodb

wget -c https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-rhel62-3.4.10.tgz tar -zxvf mongodb-linux-x86_64-rhel62-3.4.10.tgz ln -sv mongodb-linux-x86_64-rhel62-3.4.10 mongodb mkdir /usr/local/mongodb/{conf,mongoData,mongoLog} touch /usr/local/mongodb/mongoLog/mongodb.log echo "export PATH=$PAHT:/usr/local/mongodb/bin">/etc/profile.d/mongodb.sh source etc/profile.d/mongodb.sh

定義配置文件

cat >/usr/local/mongodb/conf/mongodb.conf<<EOF dbpath=/usr/local/mongodb/mongoData logpath=/usr/local/mongodb/mongoLog/mongodb.log logappend=true journal=true quiet=true port=27017 replSet=RS #副本集名稱(chēng) maxConns=20000 httpinterface=true fork=true EOF

依次啟動(dòng)三個(gè)mongodb

mongodb -f /usr/local/mongodb/conf/mongodb.conf

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2.3 副本集部署

挑選任意一臺(tái)mongodb進(jìn)行登錄

use admin #切換到admin數(shù)據(jù)庫(kù) config = {_id:"RS",members:[ #定義副本集配置 {_id:0,host:"172.20.6.10:27017"}, {_id:1,host:"172.20.6.11:27017"}, {_id:2,host:"172.20.6.12:27017"},] } rs.initiate(config); #初始化副本集配置

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RS:PRIMARY> rs.status(); #查看副本集狀態(tài) { "set" : "RS", "date" : ISODate("2017-11-26T14:09:00.054Z"), "myState" : 1, "term" : NumberLong(1), "heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000), "optimes" : { "lastCommittedOpTime" : { "ts" : Timestamp(1511705333, 1), "t" : NumberLong(1) }, "appliedOpTime" : { "ts" : Timestamp(1511705333, 1), "t" : NumberLong(1) }, "durableOpTime" : { "ts" : Timestamp(1511705333, 1), "t" : NumberLong(1) } }, "members" : [ { "_id" : 0, "name" : "172.20.6.10:27017", "health" : 1, "state" : 1, "stateStr" : "PRIMARY", #主節(jié)點(diǎn) "uptime" : 377, "optime" : { "ts" : Timestamp(1511705333, 1), "t" : NumberLong(1) }, "optimeDate" : ISODate("2017-11-26T14:08:53Z"), "infoMessage" : "could not find member to sync from", "electionTime" : Timestamp(1511705241, 1), "electionDate" : ISODate("2017-11-26T14:07:21Z"), "configVersion" : 1, "self" : true }, { "_id" : 1, "name" : "172.20.6.11:27017", "health" : 1, "state" : 2, "stateStr" : "SECONDARY", #secondary節(jié)點(diǎn) "uptime" : 109, "optime" : { "ts" : Timestamp(1511705333, 1), "t" : NumberLong(1) }, "optimeDurable" : { "ts" : Timestamp(1511705333, 1), "t" : NumberLong(1) }, "optimeDate" : ISODate("2017-11-26T14:08:53Z"), "optimeDurableDate" : ISODate("2017-11-26T14:08:53Z"), "lastHeartbeat" : ISODate("2017-11-26T14:09:00.053Z"), "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-11-26T14:08:59.072Z"), "pingMs" : NumberLong(0), "syncingTo" : "172.20.6.10:27017", "configVersion" : 1 }, { "_id" : 2, "name" : "172.20.6.12:27017", "health" : 1, "state" : 2, "stateStr" : "SECONDARY", #secondary節(jié)點(diǎn) "uptime" : 109, "optime" : { "ts" : Timestamp(1511705333, 1), "t" : NumberLong(1) }, "optimeDurable" : { "ts" : Timestamp(1511705333, 1), "t" : NumberLong(1) }, "optimeDate" : ISODate("2017-11-26T14:08:53Z"), "optimeDurableDate" : ISODate("2017-11-26T14:08:53Z"), "lastHeartbeat" : ISODate("2017-11-26T14:09:00.053Z"), "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-11-26T14:08:59.054Z"), "pingMs" : NumberLong(0), "syncingTo" : "172.20.6.10:27017", "configVersion" : 1 } ], "ok" : 1 }

此時(shí)replica set集群已結(jié)搭建成功

三、副本集測(cè)試

3.1 數(shù)據(jù)復(fù)制測(cè)試

在主節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，并創(chuàng)建集合，插入文檔，在secondary查看文檔

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此時(shí)已經(jīng)完成在主節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建數(shù)據(jù)，接下來(lái)在secondary查看數(shù)據(jù)是否已經(jīng)同步過(guò)去。

mongodb默認(rèn)是從主節(jié)點(diǎn)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的，副本節(jié)點(diǎn)上不允許讀，需要設(shè)置副本節(jié)點(diǎn)可以讀。

db.getMongo().setSlaveOk(); #設(shè)置副本節(jié)點(diǎn)可讀

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此時(shí)我們可以測(cè)試得到數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)已經(jīng)同步到secondary上，但是無(wú)法在secondary上進(jìn)行數(shù)據(jù)的增刪改操作。

3.2 故障轉(zhuǎn)移測(cè)試

目前mongodb-1為主節(jié)點(diǎn)，mongdb-2、mongodb-3為副本集節(jié)點(diǎn)，此時(shí)停掉主節(jié)點(diǎn)的mongod服務(wù)，進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移測(cè)試。

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宕掉主節(jié)點(diǎn)mongodb-1的服務(wù)后，我們登錄mongodb-2，查看副本集狀態(tài)：

RS:PRIMARY> rs.status() { "set" : "RS", "date" : ISODate("2017-11-26T14:35:03.422Z"), "myState" : 1, "term" : NumberLong(2), "heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000), "optimes" : { "lastCommittedOpTime" : { "ts" : Timestamp(1511706901, 1), "t" : NumberLong(2) }, "appliedOpTime" : { "ts" : Timestamp(1511706901, 1), "t" : NumberLong(2) }, "durableOpTime" : { "ts" : Timestamp(1511706901, 1), "t" : NumberLong(2) } }, "members" : [ { "_id" : 0, "name" : "172.20.6.10:27017", "health" : 0, "state" : 8, "stateStr" : "(not reachable/healthy)", #mongodb-1已經(jīng)失去連接 "uptime" : 0, "optime" : { "ts" : Timestamp(0, 0), "t" : NumberLong(-1) }, "optimeDurable" : { "ts" : Timestamp(0, 0), "t" : NumberLong(-1) }, "optimeDate" : ISODate("1970-01-01T00:00:00Z"), "optimeDurableDate" : ISODate("1970-01-01T00:00:00Z"), "lastHeartbeat" : ISODate("2017-11-26T14:35:02.502Z"), "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-11-26T14:32:20.434Z"), "pingMs" : NumberLong(0), "lastHeartbeatMessage" : "Connection refused", "configVersion" : -1 }, { "_id" : 1, "name" : "172.20.6.11:27017", "health" : 1, "state" : 1, "stateStr" : "PRIMARY", #mongodb-2為新的主節(jié)點(diǎn) "uptime" : 1842, "optime" : { "ts" : Timestamp(1511706901, 1), "t" : NumberLong(2) }, "optimeDate" : ISODate("2017-11-26T14:35:01Z"), "electionTime" : Timestamp(1511706750, 1), "electionDate" : ISODate("2017-11-26T14:32:30Z"), "configVersion" : 1, "self" : true }, { "_id" : 2, "name" : "172.20.6.12:27017", "health" : 1, "state" : 2, "stateStr" : "SECONDARY", #mongodb-3為secondary節(jié)點(diǎn) "uptime" : 1671, "optime" : { "ts" : Timestamp(1511706901, 1), "t" : NumberLong(2) }, "optimeDurable" : { "ts" : Timestamp(1511706901, 1), "t" : NumberLong(2) }, "optimeDate" : ISODate("2017-11-26T14:35:01Z"), "optimeDurableDate" : ISODate("2017-11-26T14:35:01Z"), "lastHeartbeat" : ISODate("2017-11-26T14:35:02.354Z"), "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-11-26T14:35:02.730Z"), "pingMs" : NumberLong(0), "syncingTo" : "172.20.6.11:27017", "configVersion" : 1 } ], "ok" : 1 }

查看mongodb-2的日志，發(fā)現(xiàn)mongodb-1心跳檢查已經(jīng)失去連接，重新進(jìn)行了主節(jié)點(diǎn)選舉

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此時(shí)在新節(jié)點(diǎn)mongodb-2進(jìn)行文檔插入操作

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此時(shí)上線mongodb-1，查看集群狀態(tài)與數(shù)據(jù)是否正常同步到mongodb-1上。

啟動(dòng)mongodb-1的服務(wù)，查看集群狀態(tài)，此時(shí)mongodb-1已結(jié)成為新的secondary節(jié)點(diǎn)。

RS:PRIMARY> rs.status() { "set" : "RS", "date" : ISODate("2017-11-27T02:13:41.683Z"), "myState" : 1, "term" : NumberLong(2), "heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000), "optimes" : { "lastCommittedOpTime" : { "ts" : Timestamp(1511748812, 1), "t" : NumberLong(2) }, "appliedOpTime" : { "ts" : Timestamp(1511748812, 1), "t" : NumberLong(2) }, "durableOpTime" : { "ts" : Timestamp(1511748812, 1), "t" : NumberLong(2) } }, "members" : [ { "_id" : 0, "name" : "172.20.6.10:27017", "health" : 1, "state" : 2, "stateStr" : "SECONDARY", #mongodb-1為secondary節(jié)點(diǎn) "uptime" : 1945, "optime" : { "ts" : Timestamp(1511748812, 1), "t" : NumberLong(2) }, "optimeDurable" : { "ts" : Timestamp(1511748812, 1), "t" : NumberLong(2) }, "optimeDate" : ISODate("2017-11-27T02:13:32Z"), "optimeDurableDate" : ISODate("2017-11-27T02:13:32Z"), "lastHeartbeat" : ISODate("2017-11-27T02:13:41.373Z"), "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-11-27T02:13:40.854Z"), "pingMs" : NumberLong(0), "syncingTo" : "172.20.6.12:27017", "configVersion" : 1 }, { "_id" : 1, "name" : "172.20.6.11:27017", "health" : 1, "state" : 1, "stateStr" : "PRIMARY", #mongodb-2為主節(jié)點(diǎn) "uptime" : 43760, "optime" : { "ts" : Timestamp(1511748812, 1), "t" : NumberLong(2) }, "optimeDate" : ISODate("2017-11-27T02:13:32Z"), "electionTime" : Timestamp(1511706750, 1), "electionDate" : ISODate("2017-11-26T14:32:30Z"), "configVersion" : 1, "self" : true }, { "_id" : 2, "name" : "172.20.6.12:27017", #mongodb-3為secondary節(jié)點(diǎn) "health" : 1, "state" : 2, "stateStr" : "SECONDARY", "uptime" : 43589, "optime" : { "ts" : Timestamp(1511748812, 1), "t" : NumberLong(2) }, "optimeDurable" : { "ts" : Timestamp(1511748812, 1), "t" : NumberLong(2) }, "optimeDate" : ISODate("2017-11-27T02:13:32Z"), "optimeDurableDate" : ISODate("2017-11-27T02:13:32Z"), "lastHeartbeat" : ISODate("2017-11-27T02:13:41.220Z"), "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-11-27T02:13:41.209Z"), "pingMs" : NumberLong(0), "syncingTo" : "172.20.6.11:27017", "configVersion" : 1 } ], "ok" : 1 }

查看mongodb-1數(shù)據(jù)已經(jīng)正常同步。

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四、其他

如果考慮到主服務(wù)器的復(fù)制壓力過(guò)大，可以制作仲裁節(jié)點(diǎn)，其中的仲裁節(jié)點(diǎn)不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，只是負(fù)責(zé)故障轉(zhuǎn)移的群體投票，這樣就少了數(shù)據(jù)復(fù)制的壓力。

刪除節(jié)點(diǎn)：

rs.remove("172.20.6.12:27017") #刪除節(jié)點(diǎn)

添加節(jié)點(diǎn)

rs.add("172.20.6.12:27017") #添加節(jié)點(diǎn) rs.addArb("172.20.6.12:27017") #添加arbiter節(jié)點(diǎn) { "_id" : 2, "name" : "172.20.6.12:27017", "health" : 1, "state" : 7, "stateStr" : "ARBITER", #arbiter節(jié)點(diǎn) "uptime" : 4, "lastHeartbeat" : ISODate("2017-11-27T02:35:01.634Z"), "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-11-27T02:35:00.637Z"), "pingMs" : NumberLong(0), "syncingTo" : "172.20.6.11:27017", "configVersion" : 9 }

另外有需要云服務(wù)器可以了解下創(chuàng)新互聯(lián)cdcxhl.cn，海內(nèi)外云服務(wù)器15元起步，三天無(wú)理由+7*72小時(shí)售后在線，公司持有idc許可證，提供“云服務(wù)器、裸金屬服務(wù)器、高防服務(wù)器、香港服務(wù)器、美國(guó)服務(wù)器、虛擬主機(jī)、免備案服務(wù)器”等云主機(jī)租用服務(wù)以及企業(yè)上云的綜合解決方案，具有“安全穩(wěn)定、簡(jiǎn)單易用、服務(wù)可用性高、性?xún)r(jià)比高”等特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，專(zhuān)為企業(yè)上云打造定制，能夠滿(mǎn)足用戶(hù)豐富、多元化的應(yīng)用場(chǎng)景需求。

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