02-副本集介绍

副本集介绍

A replica set in MongoDB is a group of mongod processes that maintain the same data set. Replica sets provide redundancy and high availability, and are the basis for all production deployments.

• 一个副本集是一组mongo实例， 它们维护着相同的数据集。
• 副本集提供数据冗余和高可用， 是生产环境部署的基本环境。
• 只能解决数据安全和高可用， 不能解决高负载

副本集中的成员

• primary 主节点， 接受所有的写操作

• secondary 从结点，维护与主节点一致的数据副本， 可以承载读操作。

• arbiter 仲裁者， 在选举primary时参与投票， 自己不承载数据，也不会成为primary

Mongo中的副本集是一组mongo实例，它们维护着相同的数据集。一个副本集包含多个数据承载结点和一个可选的仲裁结点。在多个数据承载结点中，只有一个结点是primary结点， 其余都是secondary结点。 primary结点接受所有 write 操作。

在副本集中使用{w:'majority'}写注意策略时，只有一个primary有能力去确认写操作,虽然某些情况下其他mongod实例会短暂地任务自己也是primary。primary会记录所有对数据集的变更操作， 例如 oplog。 secondary 会复制primary的oplog并应用其中的操作到自己的数据集上。当primary不可用时，有资格成为primary的secondary结点会选举新的primary。

副本集的同步

• secondary异步地复制primary的oplog并将其操作应用到当前数据集

自动故障转移

• 当primary与副本集中共其他成员失去通信（默认10s）一段时间后， 一个有资格的secondary发起选举并提名自己作为primary。 集群会尝试完成新primary的选举并恢正常
• 在副本集没有完成选举时，无法执行写操作。在primary离线期间，如果配置为在secondary中读则副本集仍然可以提供读操作
• 在默认配置下，集群完成选举前的中间时间不会超过12s。 这其中包括标记primary不可用的时间以及发起选举并完成选举。
• 将 electionTimeoutMillis 修改地更小会导致更频繁的故障转移和选举，即使只是网络延迟。

读操作

read perference

• 副本集默认在primary上执行读操作。 但是可以手动指定 readPerference 为 secondary 将读操作发送到secondary结点
• 由于secondary是异步复制，这意味着读操作可能读取的数据不是primary中的最新数据
• Multi-documnet transactions 控制读操作必须使用 readPerference 为 primary. 给定事务中的所有操作必须路由到相同的结点。

Oplog

oplog 是一种特殊的固定集合， 它滚动存储着所有对数据库中的修改操作记录。和普通的固定集合不同，它可扩大容量超过配置的最大数量，以避免删除未同步的数据。

在4.4版本后，支持配置一个保留oplog的最小小时数， mongoDB在oplog超过最大配置数量且oplog超出最大保留小时数后会被删除。

MongoDB先在primary中的执行对数据库的操作， 然后将对数据库的操作记录写入 primary 的oplog中， secondary成员会从primary中异步地复制oplog到secondary并执行其中的操作。

所有副本集的成员都包含oplog的一个副本（local.oplog.rs）, 它维护了当前数据库的状态。

为了实现复制， 副本集中所有成员都会向副本集中其他成员发送心跳， 任何secondary都可以重其他成员导入oplog数据。

每一个oplog中的操作都是幂等的，也就是说，每一个操作都会产生相同的结果，无论是执行一次还是多次。

oplog size

副本集数据同步

为了维持分片数据集中的数据副本是最新的， 副本集中的secondary成员会从其他成员同步或复制数据。 MongoDB使用两种方式同步数据：

• 复制全量数据到新增的成员的初始化同步
• 复制正在进行的变更应用到全部数据集

Logical Initial Sync Process

当执行 logical initial sync 时， MongoBD：

1. 克隆除local外的所有数据库。 为了克隆，Mongod从源数据库扫描每一个collection， 并将数据insert到自己的复制的collection中
2. 为每个复制的集合中的文档创建索引
3. 拉去在复制数据期间新增的 oplog 记录。 确保目标成员的local有充足的磁盘空间，用于临时存储持续复制的数据
4. 应用所有的变更到数据集中，使用来自源的oplog, mongod更新其数据集以反映副本集的当前状态

File Copy Based Initial Sync

企业级版本有效。

基于文件复制的数据同步， 速度比Logical方式更快。