高可用性通常描述一個系統經過專門的設計,從而減少停工時間.保存其服務的高度連續可用性,MongoDB提供的主從復制機制保證了多個數據庫的數據同步,這對實現數據庫的容災、備份、恢復、負載均衡都是有極大的幫助.
主從集群
主從復制的優點:
從服務器可以執行查詢工作,降低主服務器訪問壓力
在從服務器執行備份,避免備份期間鎖定主服務器的數據
當主服務器出現故障時,可以快速切換到從服務器,減少當機時間.
MongoDB支持在多個機器中通過異步復制到底故障轉移和實現冗余,多台機器中同一時刻只有一台是用於寫操作,這為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機器.
MongoDB的主從集群分為兩種
Master-Slave 復制(主從復制)
Replica Sets 復制(副本集)
主服務器支持增刪該,從服務器主要支持讀.
Master-Slave(主從復制)
只需要在某一個服務啟動時加上-master參數,以指明此服務器的角色是primary,而另一個服務加上-slave與-source參數,以指明此服務器的角色是slave. 即可實現同步,
MongoDB的最新版本已經不推薦使用這種方法了.
Replica Sets 復制(副本集)
MongoDB在1.6版本開發了replica set,主要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,最為顯著的區別在於,副本集沒有固定的主節點,它是整個集群選舉得出的一個主節點.當其不工作時變更其它節點.
部署Replica Sets【windows環境模擬】
創建數據文件存儲路徑
D:\program files\mongo\data\data1\
D:\program files\mongo\data\data2\
創建日志文件路徑
D:\program files\mongo\logs\dblog1.log
D:\program files\mongo\logs\dblog2.log
創建主從key文件用於標識集群的私鑰的完整路徑.如果各個實例的key file內容不一致,程序將不能正常用.
D:\program files\mongo\key\key1.txt
D:\program files\mongo\key\key2.txt
啟動2個實例
mongod --replSet rs1 --keyFile=../key/key1.txt --port 8888 --dbpath=../data/data1/ --logpath=../logs/dblog1.log mongod --replSet rs1 --keyFile=../key/key2.txt --port 8889 --dbpath=../data/data2/ --logpath=../logs/dblog2.log 參數說明 --replSet rs1副本集的名字
如圖
另起一個窗口
注意:服務不能啟動時,可以去日志文件中查看出現什么錯.
比如:Sat Jan 19 11:08:50 key file ../key/key1.txt has length 3, must be between 6 and 1024 chars
重新啟動一個窗口,登錄其中一台
mongo --port 8888 config_rs1 = { _id : "rs1", members : [ { _id:0, host:"localhost:8888", priority:1 }, { _id:1, host:"localhost:8889" } ] } 初始化配置 rs.initiate(config_rs1);
查看副本集狀態
rs.status();
可以看到當前8888的為主服務器
另起窗口登錄從服務器
使用rs.isMaster()查看Replica Sets狀態.
讀寫分離
大部分web應用都用數據庫作為數據持久化工具,在並發訪問頻繁且負載壓力較大的情況下,也能成為系統性能的”瓶頸”,即使使用本地緩存等方式解決頻繁訪問數據庫的問題,但仍會有大量的並發請求訪問動態數據,”讀寫分離”是一種被廣泛采用的方案
“讀寫分離”,機制首先將那些使用CPU以及內存消耗嚴重的操作分離到一台或幾台性能很高的機器上,而將頻繁讀取的操作放到幾台配置較低的機器上,然后,通過數據同步機制,實現多個數據庫之間快速高效地同步數據,從而實現將”讀寫請求”按實際負載情況進行均衡分布.
注意:在從服務器進行查詢操作時報錯”not master and slaveok=”false” ”說明從庫不能執行查詢的操作,可以讓從庫可以讀,分擔主庫的壓力命令如下：
db.getMongo().setSlaveOk();
或者使用rs.slaveOk()
主從操作日志
數據復制的目的是使數據得到最大的可用性,避免單點故障的發生,MongoDB支持在服務器之間進行數據的異步復制,以滿足數據的最終一致性,但是同一時刻只有一台服務器是可以寫的,MongoDB的主從復制是一個異步的復制過程,數據從一個primary實例復制到另一個slave,整個復制過程實際上是slave端從primary端獲取日志,然后在自己身上完全順序執行日志中所有記錄的各種操作.
MongoDB的Replica Sets架構是通過一個primary數據庫中的日志表來存儲寫操作的,這個日志表叫做oplog.rs.oplog.rs是一個固定長度的capped collection,存在於local數據庫中,用於記錄Replica Sets操作日志.
通過 db.oplog.rs.find();命令查看復制集產生的日志信息.
rs1:PRIMARY> db.oplog.rs.find();
主從切換
有時候由於種種原因,需要調整復制集中的主從角色.步驟如下
1.除了現在的主實例,和目標實例以外,其它的實例全部設為”冰凍”狀態(freeze狀態,即非主狀態)
Eg.rs.freeze(30),將當前實例”冰凍”,其中的30單位是秒,說明30秒內這個實例不會參與primary的內部選舉工作,
2.將當前主庫的實例降級(stepDown)
Eg.rs.stepDown(30),將當前主庫實例”降級”30秒.
3.上面的操作結束后,用rs.status查看復制集的狀態.
過程很簡單,其它的不參與選舉,自己降級,目標機肯定優先級就提升了,成為了主庫.
將上面的主從集實現主從切換
主從配置信息
在local庫中不僅有主從日志oplog.rs,還有一個集合用於記錄主從配置信息system.replset,通過執行”db.system.replset.find()”命令查看復制集的配置信息
為復制集中添加節點
MongoDB提供了2種增加節點的方案.
1.通過oplog增加節點
這種添加方式,使數據庫的同步完全依賴於oplog,即oplog中有多少操作日志,這些操作日志就完全在新添加的節點中執行一遍.已完成數據同步.
對實例中的2個節點中添加一個節點
創建數據存放文件路徑D:\program files\mongo\data\data3
創建key文件輸出路徑D:\program files\mongo\key/key3.txt [注意key文件中的密鑰必須跟之前節點中的一致]
創建日志存放文件路徑D:\program files\mongo\logs\dblog3.log
D:\program files\mongo\bin>mongod --replSet rs1 --keyFile=../key/key3.txt --port 9999 --dbpath=../data/data3/ --logpath=../logs/dblog3.log
然后添加此新節點到現有的replica collection中.
rs1:PRIMARY> rs.add("localhost:9999");
可以使用rs.status()查看復制集狀態,新增的節點已經添加成功
登錄新增節點,查尋數據,如下說明數據同步成功
2.通過數據庫快照和oplog增加節點
通過oplog直接執行增加節點操作簡單且無需人工干預,但oplog是capped collection,采用循環的方式執行日志處理,所以采用oplog的方式執行增加節點,有可能導致數據的不一致,因為日志中存儲的信息可能已經被刷新過,為了解決這個問題,可以通過數據庫快照和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作為初始化數據,剩余的部分用oplog日志來補充,最終達到數據一致性.
減少節點
減少節點很簡單,只需要執行”rs.remove(“ip:port”)”即可.
例如,將實例中的9999節點移除.
可以通過rs.status()查看移除后的狀態members成員中已經沒有9999節點了.
故障轉移
副本集比傳統的Master-Slave有改進的地方就是它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一個成員,作為主庫.
這種故障處理機制,能極大的提供系統的穩定性和擴展性.
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