MongoDB Replica Sets

MongoDB 支持在多個機器中通過異步復制達到故障轉移和實現冗余。多機器中同一時刻只有一台是用於寫操作。正是由於這個情況，為MongoDB 提供了數據一致性的保障。擔當Primary 角色的機器能把讀操作分發給slave。 MongoDB 高可用可用分兩種:

1. Master-Slave 主從復制：只需要在某一個服務啟動時加上–master 參數，而另一個服務加上–slave 與–source 參數，即可實現同步。MongoDB 的最新版本已不再推薦此方案。
2. Replica Sets復制集：MongoDB 在 1.6 版本對開發了新功能replica set，這比之前的replication 功能要強大一些，增加了故障自動切換和自動修復成員節點，各個DB 之間數據完全一致，大大降低了維護成功。auto shard 已經明確說明不支持replication paris，建議使用replica set，replica set故障切換完全自動。

 

一、部署Replica Sets

目前有三台服務器，信息如下：

• replica set1: 192.168.8.204:28010
• replica set2:192.168.8.205:28010
• replica set3:192.168.8.206:28010

為簡化操作，可以各節點基本配置相同。

1. 預備信息處理（各節點可以相同，也可以不同）

$mkdir -p /data/db/rs1  /data/db/log  /data/db/key  #創建所需目錄
$echo "this is rs1 super secret key" >/data/db/key/rs1  #生成replica set 密鑰文件
$chmod 600 /data/db/key/rs1  #調整密鑰文件為當前用戶只讀權限

2.啟動mongod實例

各節點執行如下命令啟動mongod實例：

$bin/mongod --replSet rs1 --port 28010 --keyFile /data/db/key/rs1  --dbpath /data/db/rs1 --logpath /data/db/log/rs1.log --logappend --fork

3.配置及初始化Replica Set

$bin/mongo --port 28010
>config_rs1={_id:'rs1',members:[
                        {_id:204,host:'192.168.8.204:28010',priority:1},
                        {_id:205,host:'192.168.8.205:28010'},
                        {_id:206,host:'192.168.8.206:28010'}]}
>rs.initiate(config_rs1)  //初始化配置

4.查看復制集狀態

>rs.status()
{
    "set" : "rs1",
    "date" : ISODate("2012-03-01T09:49:57Z"),
    "myState" : 1,
    "members" : [
        {
            "_id" : 204,
            "name" : "192.168.8.204:28010",
            "health" : 1, //1 表明正常; 0 表明異常
            "state" : 1, // 1 表明是Primary; 2 表明是Secondary;
            "stateStr" : "PRIMARY", //表明此機器是主庫
            "optime" : {
                "t" : 1338457763000,
                "i" : 1
            },
            "optimeDate" : ISODate("2012-03-01T09:49:23Z"),
            "self" : true
        },
        {
            "_id" : 205,
            "name" : "192.168.8.205:28010",
            "health" : 1,
            "state" : 2,
            "stateStr" : "SECONDARY",
            "uptime" : 23,
            "optime" : {
                "t" : 1338457763000,
                "i" : 1
            },
            "optimeDate" : ISODate("2012-03-01T09:49:23Z"),
            "lastHeartbeat" : ISODate("2012-03-01T09:49:56Z")
        },
        {
            "_id" : 2,
            "name" : "192.168.8.206:28010",
            "health" : 1,
            "state" : 2,
            "stateStr" : "SECONDARY",
            "uptime" : 23,
            "optime" : {
                "t" : 1338457763000,
                "i" : 1
            },
            "optimeDate" : ISODate("2012-03-01T09:49:23Z"),
            "lastHeartbeat" : ISODate("2012-03-01T09:49:56Z")
        }
    ],
    "ok" : 1
}

還可以查看當前節點是否為Master節點：

PRIMARY>rs.isMaster()

二、主從操作日志oplog

MongoDB 的Replica Set 架構是通過一個日志來存儲寫操作的，這個日志就叫做”oplog”。oplog.rs 是一個固定長度的 capped collection，它存在於”local”數據庫中，用於記錄 Replica Sets 操作日志。在默認情況下,對於64 位的MongoDB,oplog 是比較大的，可以達到5%的磁盤空間。oplog 的大小是可以通過mongod 的參數”--oplogSize”來改變oplog 的日志大小。 樣例如下：

rs1:PRIMARY>use local
rs1:PRIMARY> show collections
oplog.rs
system.replset
rs1:PRIMARY> db.oplog.rs.find()
{ "ts" : { "t" : 1338457763000, "i" : 1 }, "h" : NumberLong(0), "op" : "n", "ns" : "", "o" : { "msg" :"initiating set" } }
{ "ts" : { "t" : 1338459114000, "i" : 1 }, "h" : NumberLong("5493127699725549585"), "op" : "i","ns" : "test.c1",
           "o" : { "_id" : ObjectId("4fc743e9aea289af709ac6b5"), "age" : 29, "name" :"Tony" } }

字段說明:

• ts: 某個操作的時間戳
• op: 操作類型，如下： i: insert d: delete u: update
• ns: 命名空間，也就是操作的collection name
• o: document 的內容

查看Master的oplog元數據信息：

> rs.printReplicationInfo()

查看Slave的同步狀態：

> rs.printSlaveReplicationInfo()

查看主從配置信息：

> rs.conf() //或db.system.replset.find()

三、管理維護Replica set

1. 讀寫分離

在主庫插入數據，從從庫查詢數據，使從庫擁有只讀權限只有上述的基本配置是不夠的，需要在從節點執行如下操作：

> db.getMongo().setSlaveOk()  //讓從庫可以讀

2. 故障自動轉移

復制集比傳統的Master-Slave 有改進的地方就是他可以進行故障的自動轉移，如果我們停掉復制集中的一個成員，那么剩余成員會再自動選舉出一個成員，做為主庫。

3. 增加節點

MongoDB Replica Sets 不僅提供高可用性的解決方案，它也同時提供負載均衡的解決方案，增減Replica Sets 節點在實際應用中非常普遍，例如當應用的讀壓力暴增時，3 台節點的環境已不能滿足需求，那么就需要增加一些節點將壓力平均分配一下；當應用的壓力小時，可以減少一些節點來減少硬件資源的成本；總之這是一個長期且持續的工作。 增加節點，一種是通過oplog 來增加節點，一種是通過數據庫快照(--fastsync)和oplog 來增加節點，下面將分別介紹。

3.1 通過oplog來增加節點

新增replica set 節點，配置和啟動如上述步驟。下面將新加節點192.168.8.207：28010加入復制集中。

rs1:PRIMARY> rs.add({_id:207,host:"192.168.8.207:28010"})
rs1.PRIMARY> rs.status() //通過查看狀態可知曉新增節點有以下過程

1. 進行初始化：節點狀態"status":6,"errmsg":"still initializing"
2. 進行數據同步：節點狀態"status":3,"errmsg":"initial sync need a member to be primary or secondary to do our initial sync"
3. 初始化同步完成：節點狀態"status":3,"errmsg":"initial sync done"
4. 節點添加完成：節點狀態"status":2

3.2數據庫快照+oplog增加節點

通過oplog 直接進行增加節點操作簡單且無需人工干預過多，但oplog 是capped collection，采用循環的方式進行日志處理，所以采用oplog 的方式進行增加節點，有可能導致數據的不一致，因為日志中存儲的信息有可能已經刷新過了。不過沒關系，我們可以通過數據庫快照(--fastsync)和oplog 結合的方式來增加節點，這種方式的操作流程是，先取某一個復制集成員的物理文件來做為初始化數據，然后剩余的部分用oplog 日志來追，最終達到數據一致性。

1. 取某一個復制集成員的物理文件來做為初始化數據
2. 如前所述添加新復制集節點192.168.8.207：28010，實例增加選項--fastsync
3. 使用oplog增加節點，驗證數據一致性

 

4.減少節點

使用如下命令刪除復制集節點：

rs1:PRIMARY> rs.remove("192.168.8.206:28010")
rs1:PRIMARY&> rs.remove("192.168.8.207:28010")
rs1:PRIMARY> rs.status()