Replica Set功能

• 1, Replica Set是指一組服務器的集群膏燃，其中有一個主服務器，用于處理用戶的請求；其余為備份服務器，用于保存主服務的數(shù)據(jù)副本莺掠。如果主服務器崩潰了极谊，會自動將一個備份服務器升級為新的主服務器吐限，從而保證服務器的進行澡为。

• 2，MongoDB提供復制的功能摸屠，用來將數(shù)據(jù)保存到多臺服務器上谓罗，在實際生產(chǎn)環(huán)境中，強烈建議集群并使用復制的功能季二，以實現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移和健壯服務器檩咱。

創(chuàng)建副本集

包含以下步驟：

• 1揭措，在mongodb 文件夾下創(chuàng)建dbs文件夾，在dbs文件夾下面創(chuàng)建 db1 db2 db3 三個文件夾來存放數(shù)據(jù)刻蚯。
  在mongodb 文件夾下創(chuàng)建logs文件夾,在logs文件夾西面創(chuàng)建文件 log1 log2 log3 三個文件用來存放日志绊含。

• 2, 在啟動MongoDB服務器的時候，使用 “--replSet 副本集名稱” 選項 啟動mongod

./mongod --dbpath ../dbs/db1 --logpath ../logs/log1 --port 20001 --fork --replSet myrep

./mongod --dbpath ../dbs/db2 --logpath ../logs/log2 --port 20002 --fork --replSet myrep

./mongod --dbpath ../dbs/db3 --logpath ../logs/log3 --port 20003 --fork --replSet myrep

• 3, 副本集進行初始化

./mongo 127.0.0.1:20001

rs.initiate({_id:"rep",members:[
    {_id:0,host:'127.0.0.1:20001'},
    {_id:1,host:'127.0.0.1:20002'},
    {_id:2,host:'127.0.0.1:20003}
    ]
})

以上就可以創(chuàng)建出副本集(Replica Set)

副本集(Replica Set)成員

• 1炊汹，Primary 主節(jié)點
  接收所有的讀寫操作躬充。

• 2，Secondaries 副節(jié)點
  主要從Primar(主節(jié)點) 復制數(shù)據(jù)讨便，不接收寫操作

• 3,Arbiter 仲裁者
  只負責選舉不報錯數(shù)據(jù) 充甚，不接收客戶端的讀寫操作

示意圖

• 1，在以下三個成員副本集中霸褒，Primary接受所有寫入操作津坑。 然后，Secondaries復制oplog以應用于其數(shù)據(jù)集傲霸。

• 2，以下三個成員副本集有兩個副成員眉反。 副節(jié)點復制主節(jié)點的oplog并將操作應用于其數(shù)據(jù)集昙啄。

• 3，以下三個成員副本集有一個副節(jié)點寸五，一個主節(jié)點梳凛，一個仲裁者，仲裁者只是起到選擇主節(jié)點的作用梳杏，不存儲數(shù)據(jù)

  
  
  這里寫圖片描述

• 4韧拒，當主節(jié)點掛掉后，副節(jié)點會有10秒的時間選舉出副節(jié)點升級為主節(jié)點十性，有很強的容錯能力叛溢。

這里寫圖片描述

查看副本集(Replica Set)狀態(tài)

rs是輔助函數(shù)，其中包含了與復制相關的輔助函數(shù)劲适，可以通過rs.help() 查看楷掉。

rs.help()

rs.status()說明

rs.status()
{
    "set" : "myrep",
    "date" : ISODate("2017-08-17T09:12:34.724Z"),
    "myState" : 1,
    "term" : NumberLong(181),
    "heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
    "members" : [
        {
            "_id" : 0,
            "name" : "127.0.0.1:20001",
            "health" : 1,
            "state" : 1,
            "stateStr" : "PRIMARY",
            "uptime" : 20690,
            "optime" : {
                "ts" : Timestamp(1502950202, 10),
                "t" : NumberLong(181)
            },
            "optimeDate" : ISODate("2017-08-17T06:10:02Z"),
            "electionTime" : Timestamp(1502940488, 1),
            "electionDate" : ISODate("2017-08-17T03:28:08Z"),
            "configVersion" : 2,
            "self" : true
        },
        {
            "_id" : 1,
            "name" : "127.0.0.1:20002",
            "health" : 1,
            "state" : 2,
            "stateStr" : "SECONDARY",
            "uptime" : 20671,
            "optime" : {
                "ts" : Timestamp(1502950202, 10),
                "t" : NumberLong(181)
            },
            "optimeDate" : ISODate("2017-08-17T06:10:02Z"),
            "lastHeartbeat" : ISODate("2017-08-17T09:12:33.315Z"),
            "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-08-17T09:12:33.315Z"),
            "pingMs" : NumberLong(37),
            "syncingTo" : "127.0.0.1:20001",
            "configVersion" : 2
        },
        {
            "_id" : 2,
            "name" : "127.0.0.1:20003",
            "health" : 1,
            "state" : 2,
            "stateStr" : "SECONDARY",
            "uptime" : 20651,
            "optime" : {
                "ts" : Timestamp(1502950202, 10),
                "t" : NumberLong(181)
            },
            "optimeDate" : ISODate("2017-08-17T06:10:02Z"),
            "lastHeartbeat" : ISODate("2017-08-17T09:12:33.315Z"),
            "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-08-17T09:12:33.314Z"),
            "pingMs" : NumberLong(37),
            "syncingTo" : "127.0.0.1:20001",
            "configVersion" : 2
        }
    ],
    "ok" : 1
}

• 1, self：這個字段只會出現(xiàn)在運行rs.status函數(shù)的成員信息中。

• 2, stateStr: 服務器狀態(tài)PRIMARY霞势，SECONDARY烹植，ARBITER。

• 3, uptime: 從成員可達一直到現(xiàn)在所經(jīng)歷的時間愕贡，單位是秒草雕。

• 4，optimeDate: 每個成員的oplog中最后一個操作發(fā)生的時間固以。
  注意:這里的狀態(tài)是每個成員通過心跳報告上來的狀態(tài),所以optime跟實際時間可能會有 幾秒鐘的偏差墩虹。

• 5，lastHeartbeat:當前服務器最后一次收到其他成員心跳的時間,如果網(wǎng)絡故障,
  或者是當前服務器比較繁忙,這個時間可能會是2秒鐘之前。

• 6败晴，pingMs:心跳從當前服務器到達某個成員所花費的平均時間浓冒。

• 7，errmsg:成員在心跳請求中返回的狀態(tài)信息,通常是一些狀態(tài)信息,而不是錯誤信息尖坤。

• 8稳懒，state:也表示服務器的狀態(tài),state是內(nèi)部表示,而stateStr是適合閱讀的表示。

• 9慢味，optime:和optimeDate也是一樣的,只是optimeDate更適合閱讀场梆。

• 10，syncingTo:表示當前成員正在從哪個成員處進行復制纯路。

修改副本集配置

• 1或油，從副本集中刪除成員

rs.remove("ip:port")
rs.remove("127.0.0.1:20003")

• 2，為副本集添加成員

rs.add(“ip:port”);
rs.add("127.0.0.1:20003")

副本集中主節(jié)點的確認

是通過選舉機制驰唬，要大多數(shù)節(jié)點同意的節(jié)點才能成為主節(jié)點顶岸。

成員配置選項——選舉仲裁者

所謂仲裁者，就是不保存數(shù)據(jù)叫编，專門用來投票選舉主節(jié)點的副本辖佣，以解決副本個數(shù)為偶數(shù)的情況。

• 1搓逾，啟動仲裁者和普通的副本方式一樣卷谈。

• 2， 只是配置該節(jié)點的時候霞篡，設置：arbiterOnly:true ,如果用rs來加入的話應該是：rs.addArb("ip:port")

rs.initiate({_id:"rep",members:[
    {_id:0,host:'127.0.0.1:20001'},
    {_id:1,host:'127.0.0.1:20002'},
    {_id:2,host:'127.0.0.1:20003,arbiterOnly:true }
    ]
})

• 3,最多只能有一個仲裁者世蔗。

• 4，盡量使用奇數(shù)個成員朗兵，而不是采用仲裁者

成員配置選項priority——優(yōu)先級

優(yōu)先級用來表示一個成員渴望成為主節(jié)點的程度污淋，可以在0-100之間，默認是1.

查看priority
 rs.config()
{
    "_id" : "myrep",
    "version" : 4,
    "protocolVersion" : NumberLong(1),
    "members" : [
        {
            "_id" : 0,
            "host" : "127.0.0.1:20001",
            "arbiterOnly" : false,
            "buildIndexes" : true,
            "hidden" : false,
            "priority" : 1,
            "tags" : {

            },
            "slaveDelay" : NumberLong(0),
            "votes" : 1
        },
        {
            "_id" : 1,
            "host" : "127.0.0.1:20002",
            "arbiterOnly" : false,
            "buildIndexes" : true,
            "hidden" : true,
            "priority" : 0,
            "tags" : {

            },
            "slaveDelay" : NumberLong(0),
            "votes" : 1
        },
        {
            "_id" : 2,
            "host" : "127.0.0.1:20003",
            "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
        }
    }
}

這里寫圖片描述

• 1:如果優(yōu)先級為0的話,表示這個成員永遠不能夠成為主節(jié)點余掖。

• 2:擁有最高優(yōu)先級的成員會優(yōu)先選舉為主節(jié)點,只要它能得到“大多數(shù)”的票,并且數(shù)據(jù)是
  最新的,就可以了芙沥。

• 3:如果一個高優(yōu)先級的成員,數(shù)據(jù)又是最新的,通常會使得當前的主節(jié)點自動退位,讓這個
  優(yōu)先級高的做主節(jié)點。

成員配置選項hidden——隱藏成員

對于設置為隱藏的成員浊吏，客戶端不能發(fā)送請求而昨，也不會作為復制源，通常用來做備份服務器找田，

這里寫圖片描述

• 1：在配置這個節(jié)點的時候歌憨，設置hidden:true

• 2: 只有優(yōu)先級為0的成員才能被隱藏。

• 3:可以通過rs.config()或者rs.status()查看到

var config = rs.config();
config.members[1].hidden=true;
config.members[1].priority=0;
rs.reconfig(config);

查看配置
rs.config() 

成員配置選項slaveDelay——延遲備份節(jié)點

可以通過slaveDelay設置一個延遲的備份節(jié)點墩衙，以在主節(jié)點的數(shù)據(jù)不小心被破壞后务嫡，能從備份中恢復回來甲抖。要求該備份節(jié)點的優(yōu)先級為0.

這里寫圖片描述

var config = rs.config();
config.members[1].hidden=true;
config.members[1].priority=0;
config.members[1].slaveDelay=1000; 秒
rs.reconfig(config);

查看配置
rs.config() 

成員配置選項buildIndexes——創(chuàng)建索引

如果不需要備份節(jié)點與主節(jié)點擁有一樣的索引,可以設置:buildIndexes:false。

• 1:這是一個永久選項,一旦指定了,就無法恢復為創(chuàng)建索引的正常的節(jié)點了心铃。

• 2:如果要恢復,只能刪掉,重新再創(chuàng)建節(jié)點了准谚。

• 3:同樣要求該節(jié)點的優(yōu)先級為0。

var config = rs.config();
config.members[1].priority=0;
config.members[1].buildIndexes=false; 
rs.reconfig(config);

查看配置
rs.config() 

操作日志oplog

Oplog 是主節(jié)點的local 數(shù)據(jù)庫中的一個固定集合去扣，按順序記錄了主節(jié)點的每一次寫操作柱衔，
MongoDB 的復制功能是使用oplog來實現(xiàn)的，備份節(jié)點通過查詢這個集合就可以知道需要進行
哪些數(shù)據(jù)的復制了愉棱。
每個備份節(jié)點也都維護著自己的oplog,記錄著每次從主節(jié)點復制數(shù)據(jù)的操作唆铐。這樣 每個節(jié)點都可以作為數(shù)據(jù)的同步源提供給其他成員使用。

注意事項

• 1:由于是先復制數(shù)據(jù),再寫日志,因此可能會出現(xiàn)重復的復制操作,這個沒有關系,MongoDB會處理這種情況,多次執(zhí)行Oplog中同一個操作與執(zhí)行一次是一樣的奔滑。

• 2:oplog的大小是固定的,它只能保存特定數(shù)量的操作日志,如果多次大批量的執(zhí)行操作,oplog很快就會被填滿,oplog的大小,可以通過mongod的--plogSize來指定艾岂。

• 3:oplog的內(nèi)容,在local數(shù)據(jù)庫的oplog.rs集合里面

查看oplog.rs集合

use local

db.oplog.rs.find().limit(2)

{ "ts" : Timestamp(1502377323, 1), "h" : NumberLong("-5133493683417483983"), "v" : 2, "op" : "n", "ns" : "", "o" : { "msg" : "initiating set" } }

{ "ts" : Timestamp(1502377334, 1), "t" : NumberLong(1), "h" : NumberLong("-1049014418502032537"), "v" : 2, "op" : "n", "ns" : "", "o" : { "msg" : "new primary" } }

初始化同步

當副本集的一個成員啟動的時候，他就會檢查自身狀態(tài)朋其，然后到集群中檢查是否需要同步王浴，
以及從哪兒同步，并進行數(shù)據(jù)的復制梅猿，這個過程就稱為初始化同步叼耙。

初始化要經(jīng)歷以下步驟：

• 1，記錄前的準備工作：選擇一個成員作為同步源粒没，在local.me 中為自己創(chuàng)建一個標識符，刪除所有已存在的數(shù)據(jù)庫簇爆，以全新的狀態(tài)開始同步癞松。

• 2，從數(shù)據(jù)源把所有數(shù)據(jù)復制到本地 入蛆。

• 3响蓉，寫oplog,把所有復制中的操作寫入oplog。

• 4哨毁，把上一步oplog同步中的操作寫入oplog

• 5,此時數(shù)據(jù)應該和數(shù)據(jù)源一致了枫甲，可以開始創(chuàng)建索引了。

• 6扼褪，如果當前節(jié)點的數(shù)據(jù)仍然遠遠落后于數(shù)據(jù)源想幻，那么oplog會將創(chuàng)建索引間的所有操作同步過來。

• 7话浇，完成初始化同步后脏毯，切換到普通同步狀態(tài)，也就可以作為備份節(jié)點使用了幔崖。

處理陳舊數(shù)據(jù)

如果備份節(jié)點遠遠落后于同步源的數(shù)據(jù),那么這個節(jié)點上的數(shù)據(jù)就是成舊數(shù)據(jù)食店。

通常的處理辦法是:讓主節(jié)點使用比較大的oplog,以保存足夠多的操作日志,可以讓備份節(jié)點慢慢來同步操作渣淤。

心跳

為了維護集合的最新狀態(tài)，每個成員每個2秒會向其他成員發(fā)送一個心跳請求吉嫩，用于檢查每個成員的狀態(tài)价认。

常見狀態(tài)：

• 1:主節(jié)點、備份節(jié)點

• 2:STARTUP:成員剛啟動時處于這個狀態(tài),加載完副本集配置后,進入STARTUP2

• 3:STARTUP2:整個初始化同步過程都處于這個狀態(tài)

• 4:RECOVERING:表明成員運轉(zhuǎn)正常,但暫時還不能處理讀取請求

• 5:ARBITER:仲裁者始終處于這個狀態(tài)

系統(tǒng)出現(xiàn)故障時的狀態(tài)：

• 1:DOWN:成員不可到達,有可能成員還是在正常運行,也有可能掛了

• 2:UNKNOWN:標識一個成員無法到達其他所有的成員

• 3:REMOVED:成員被移出副本集

• 4:ROLLBACK:成員正在進行數(shù)據(jù)回滾

• 5:FATAL:成員出現(xiàn)了致命的錯誤,也不再嘗試恢復正常

回滾

回滾的時候自娩，會把受到影響的文檔用踩，保存到數(shù)據(jù)目錄下的rollback目錄中，文件名為
集合名稱.bson椒功。

<database>.<collection>.<timestamp>.bson

records.accounts.2011-05-09T18-10-04.0.bson

基本步驟：

• 1捶箱，判斷是否需要回滾，典型就是副本記錄和主記錄不一致了动漾。

• 2丁屎，在兩個oplog 中尋找最后一個共同點

• 3，然后副本回滾到這個共同點

• 4旱眯，副本再從主節(jié)點同步數(shù)據(jù)回來

注意

如果要回滾的數(shù)據(jù)很多晨川，比如大于300M,或者需要操作30分鐘以上，回滾就會失敗删豺，如果回滾失敗的話共虑，就需要重新同步了。

以單機模式啟動成員

由于很多維護的工作需要寫入操作,所以不合適在副本集中操作,可以以單機模式

啟動成員,也就是不要使用副本的選項,就跟以前啟動單獨的服務器一樣呀页。一般使用一個 跟副本集配置中不一樣的端口號,這樣其他成員會認為這個服務器掛了妈拌。

副本集的配置

副本集的配置以一個文檔的形式保存在local庫中system.replSet 集合中，副本集所有成員的這個文檔都是相同的蓬蝶。絕對不要使用update來更新這個文檔尘分，應該使用rs或者replSetReconfig命令來修改副本集的配置。

先rs.config()得到當前配置,然后修改數(shù)據(jù),再rs.reconfig 即可丸氛。但有如下限制：

• 1： 不能修改成員的"_id"字段培愁。

• 2： 不能接收rs.reconfig命令的成員的優(yōu)先級設置為0。

• 3： 不能將仲裁者變成正常成員缓窜，反之也不行定续。

• 4： 不能將buiildIndex為false的成員修改為true

創(chuàng)建比較多的副本集

副本集最多只能擁有12個成員，只有7個成員擁有投票權禾锤。因此要創(chuàng)建超過7個副本集的話私股，需要將其他成員的投票權設置為0:

rs.add({“_id”:8,”host”:”localhost:20008”,”votes”:0});

如果要配置超過12個成員的話,需要使用Master/Slave的方式,不過這個方式已經(jīng) 不建議使用了,如果將來副本集能支持更多成員的話,這個方式可能會立即廢除。

強制重新配置

如果副本集無法達到“大多數(shù)”要求的話恩掷，可能會無法選出主節(jié)點庇茫，這個時候，可以shell連接任意
一個成員螃成，然后使用force 選項強制重新配置旦签，如下

rs.reconfig(config,{“force”:true});

把主節(jié)點變?yōu)閭浞莨?jié)點

可以使用stepDown函數(shù),可以自己指定退化的持續(xù)時間,

rs.stepDown(); 或者 rs.stepDown(60); //秒為單位

阻止選舉

如果對主節(jié)點進行維護查坪，但不希望這段時間其他節(jié)點選舉新的主節(jié)點，可以在每個備份節(jié)點上
執(zhí)行freeze命令宁炫，強制他們始終處于備份狀態(tài)偿曙。

rs.freeze(100) //秒為單位，表示凍結(jié)多長時間

如果在主節(jié)點上執(zhí)行rs.freeze(0) 可以將退位的主節(jié)點重新變?yōu)橹鞴?jié)點羔巢。

使用維護模式

當在副本集的某個成員上執(zhí)行一個非常耗時的功能的話望忆，可以設置該成員進入維護模式，方式如下：

db.adminCommand({“replSetMaintenanceMode”:true});

要從維護模式中恢復的話竿秆，設置為false就可以了启摄。

不作為復制源

如果希望能從主節(jié)點復制數(shù)據(jù)，可以把所有的備份成員的alloChaining設置為false幽钢。

參看文章

https://docs.mongodb.com/v3.2/core/replica-set-primary/