MongoDB Replica Set使用經驗分享理論篇

MongoDB Replica Set是MongoDB官方推薦的主從復制和高可用方案，用于替代原有的Master-Slave主從復制方案。Replicat Set具有自動切換功能，當Primary掛掉之后，可以自動由Replica Set中的某一個Secondary來切換到Primary，以實現高可用的目的，不像MySQL那樣需要使用第三方軟件。

目前很多游戲公司都開始使用MongoDB作為數據庫，我們公司線上使用的版本是2.4.6.

一  MongoDB Replica Set的原理

復制主要用于備份、災難恢復和讀寫分離。一個Replica Set就是一組mongod實例。Replica Set中的Primary接收所有的寫操作，Secondaries從Primary復制操作然后應用到自己的data set。

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

Primary    接收來自客戶端的所有的寫操作，一個Replica Set中有且只有一個Primary。Primary如果宕掉，Replica Set會自動選舉一個Secondary成為Primary。Primary將它data sets的所有操作都記錄到oplog中。

Secondary  Secondary從Primary復制oplog，然后將oplog中的操作應用到自己的data sets。Secondary和Primary之間是異步復制，也就是Secondary中的數據可能不是最新的。默認情況下，Secondary不可讀不可寫，但是可以通過設置運行客戶端從Secondary讀。

Arbiter    Arbiter不需要維護自己的data sets，只是當Primary掛掉之后參與投票選擇哪個Secondary可以升級為Primary。當Replica Set中的成員個數為偶數個時，就需要添加一個Arbiter用于投票選舉哪個可以升級為Primary。Arbiter對硬件的要求很低。不能在Primary或者Secondary主機上運行Arbiter。

一個Replica Set可以最多擁有12個成員，但是只有7個成員可以同時參與投票選舉成為Primary，如果成員數量超過12，就需要使用Master-Slave主從復制方式。

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

可以將Secondary配置為以下幾種特殊用途：

A.在選舉中阻止其成為Primary，只用作備份數據。通過設置優先級priority為0來實現。

B.阻止應用程序從它讀，通過設置優先級priority為0和設置hidden為true來實現。

   一個隱藏的成員同樣復制Primary的數據，但是對于客戶端應用程序來講，它不可見。

C.保留歷史鏡像數據用于數據回檔，比如如果誤刪除數據，可以使用Delayed Replica Set成員中的數據恢復。

   Delayed members即延時成員會延時從Primary復制oplog

二 MongoDB Replica Set部署架構

Replica Set Elections 復制集選舉

Replica Set通過投票選舉的方式來決定哪個成員可以升級為Primary。初始化一個Replica Set后就會產生選舉出現，或者任何時候當Primary不可用時也會有選舉出現。需要注意的是，投票選舉Primary會花費一定的時間來完成，在這段時間內，整個Replica Set無法進行寫操作，所以盡量避免重新投票選舉的情況出現。

影響選舉的因素和條件有：

Heartbeats    心跳檢測

Replica Set中成員每2秒向其他成員發送心跳，如果在10秒內無回應，這個成員就被其他成員標記為不可用。

Priortiy Comparisons  對比優先級

設定成員的優先級priority會影響投票選舉，優先級越高，越容易被選舉成為Primary。如果優先級設置為0，那么這個成員不會永遠不會被選舉成為Primary，它也不需要其他成員為它投票。

Optime  

Optime是Replica Set的成員上一次從oplog中將操作應用到data sets的時間戳。一個成員不會成為Primary，除非它比其他可見的成員擁有最新的時間戳。

Connections

一個Replica Set中的成員如果想要成為Primary，它必須能夠連接這個Replica Set中具有投票權利的大部分成員。

Network Partitions

為了避免當Primary宕掉后，整個Replica Set無法選舉出新的Primary，Replica Set變成只讀，需要在一個數據中心放置大部分Replica Set中的成員實例。

參考文檔

http://docs.mongodb.org/v2.4/replication/