mongodb复制集

基本概念

复制集可保证数据库具有以下特性：

• 高可用性
• 数据安全
• 分流/分工

复制集节点主要由一个主节点和众多副节点组成。

主节点：主要负责数据的写入操作。在默认的情况下，主节点也可以处理读取请求，但是在读取请求中设置了一些特殊选项后，副节点也可以处理读取请求
副节点：主要从主节点（或者复合条件的副节点）处复制数据

一个复制集群中的任意两个节点都会进行相互的心跳检测，用以沟通各个节点的健康状态

• 每个节点都会向其他的所有节点发送心跳请求
• 默认每隔2秒发送一次，如果请求超过10秒，则认为该心跳超时
• 复制集中的节点数量最多为50个（心跳发送的数量是与节点数量呈O(n^2)，节点越多，心跳所占用的资源越大）

复制集选举

复制集中的主节点不是一成不变的。当主节点变成不可用的状态时，MongoDB会通过一些选举算法，在其他副节点中进行主节点的重新选举。

触发选举的事件：

• 主节点与副节点之间的心跳超时
• 初始化复制集
• 新节点加入复制集

选举过程：

• 候选节点发起选举（首先投自己一票），其他节点会比较自己与候选节点的数据同步情况，如果候选节点的数据同步情况比自己要高，就会投赞成票，反之就会投反对票
• 得票超过选票半数的候选节点会当选为新的主节点。否则的话，该节点将会继续当作副节点进行工作，由下一个候选节点进行新的投票
• 复制集当中最多可以有7个投票节点

投票节点：

• 不同步数据，只参与投票
• 不能成为主节点（不能投给自己）

同步过程

初始化同步

当副节点出现以下情况时，会进行初始化同步：

• oplog为空
• local.replset.minvalid集合里_initialSyncFlag字段设置为true
• 内存标记initialSyncRequested设置为true

其对应的场景为：

• 新节点加入，无任何oplog，此时需先进性initial sync
• initial sync开始时，会主动将_initialSyncFlag字段设置为true，正常结束后再设置为false；如果节点重启时，发现_initialSyncFlag为true，说明上次全量同步中途失败了，此时应该重新进行initial sync
• 当用户发送resync命令时，initialSyncRequested会设置为true，此时会重新开始一次initial sync

初始化同步过程中，首先会将该副节点中的所有数据清空，然后将主节点中的数据库、集合、索引、文档等复制到该节点中，示意图如下：

复制过程具有延迟性，主节点在副节点复制数据的过程中还会接受写入操作，副节点复制完成后，两边的数据不一致

副节点将数据clone完成后，会拿取主节点的oplog（写库记录），将这段时间内的写入操作记录，复制到副节点中，按照该操作记录进行同样的操作。过程有点类似于redis的快照与日志两种持久化方式的结合。当然，其中还有很多细节部分，待了解清楚。

初始化同步为单线程操作，效率较低，应尽量避免在生产环境使用。新加入副节点时，可以直接将主节点的dbpath目录进行物理拷贝，然后直接启动副节点，可以一定程度上避免生产环境下的初始化同步过程。

写库记录

• 写库记录可以被重复使用，但oplog的重放是“幂等”的，即执行多次与执行一次的效果是一样的
• 数据同步时，MongoDB会使用多线程分批次使用写库日志
• 写库记录会记录具体的某一篇文档的操作（同时更新100篇文档，至少会产生100条写库记录）

写库记录可以通过local库中的oplog.rs集合进行查看，该集合是具有“封顶”特点的集合，该集合的大小固定，当集合内的数据超过设定的大小时，会对最开始的文档进行覆盖。

oplog的大小默认为当前分区可用空间的5%，也可以通过命令--oplogSize=xxx（单位为M）手动进行设置（最大50G）。

如果oplog的配置设置的太小，则可能会出现oplog中的文档被覆盖，从而造成从节点复制停止的情况。因为oplog设置的太小，会存在这样一种情况：当从节点还未将某一条写库记录进行复制并操作时，该记录就被覆盖掉了。此时MongoDB服务器为了保证数据的一致性，就会认为当前复制集状态错误，而停止从节点的复制。

所以在业务中如果存在大量的针对不止一条文档的操作时，oplog的大小尽量的设置大一些。

在后面的MongoDB版本中，优化了oplog的删除策略，使用批量删除，并不是等oplog满了之后才进行删除

其他关于复制集的文章：

mongodb复制集：https://www.cnblogs.com/jay54520/p/8428678.html
MongoDB复制集原理、搭建及复制集简单维护：https://blog.csdn.net/qq_24598601/article/details/81150614
MongoDB复制集原理：https://www.cnblogs.com/purpleraintear/p/6035111.html
MongoDB oplog详解：https://www.cnblogs.com/Joans/p/7723554.html