MongoDB基础教程系列--第八篇 MongoDB 副本集实现复制功能

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为什么用复制

为什么要使用复制呢？如果我们的数据库只存在于一台服务器，若这台服务器宕机了，那对于我们数据将会是灾难，当然这只是其中一个原因，若数据量非常大，读写操作势必会影响数据库的性能，这时候复制就显得相当重要了，因为 MongoDB 可以通过复制，实现读写分离。

复制是一种在多个服务器上同步数据的过程。通过在不同的数据库服务器上实现多个数据副本。总之，复制可以使你免受硬件故障与服务中断的影响，及时恢复数据。由于数据有多个副本，所以可以将其中一个副本用于灾难恢复、报告或备份。

复制的作用

• 保证数据的安全性
• 保证数据的高可用性（24*7）
• 用户灾难恢复
• 不需要停机维护（如备份，重建索引，压缩等任务）
• 读写的灵活性

那么，复制是怎么实现的呢？MongoDB 用副本集实现复制的功能。副本集是一组托管同一数据集的 mongod 对象。在副本集中有三个成员：主节点（Primary）、从节点（Secondary）、仲裁节点（Arbiter）

副本集

先对副本集成员进行说明：

主节点（Primary）

提供所有增、删、查、改操作

从节点（Secondary）

可以提供查询服务，这样就可以减少主节点的压力，当客户端进行数据查询时，请求自动转到从节点上。

仲裁节点（Arbiter）

仲裁节点是一种特殊的节点，它本身并不存储数据，主要作用在于，当主节点挂掉以后，通过投票的方式决定哪个从节点成为主节点。如果没有仲裁节点，如果主节点挂掉，那么整个副本集中就没有了主节点。

那么，副本集是怎么实现主、从节点的数据同步的呢？原来，主节点上的所有操作都记录在oplog，从节点定期从主节点获取这些操作，然后对自己的数据副本执行这些操作，从而保证从节点的数据与主节点一致。

1. 副本集具有 2 个或多个节点（但一般最少需要 3 个节点）。
2. 副本集只有一个主节点，其他全是从节点。
3. 所有数据都是从主节点复制到从节点上的。
4. 当发生自动故障转移或维护时，会重新推举一个新的主节点。
5. 当失败节点恢复后，该节点重新又连接到副本集中，重新作为从节点。

下面展示一下典型的 MongoDB 复制图，客户端从主节点读取数据，在客户端写入数据到主节点时， 主节点与从节点进行数据交互保障数据的一致性。

副本集特点

• 具有 N 个节点的集群
• 任何节点都可能成为主节点
• 所有写入操作必须由主节点来完成
• 自动故障转移
• 自动故障恢复
• 重新推举主节点

创建副本集

1、关闭正在运行的 MongoDB 服务器

2、通过指定 --replSet 选项来启动mongoDB。--replSet 基本语法格式如下：

mongod --port "PORT" --dbpath "YOUR_DB_DATA_PATH" --replSet "REPLICA_SET_INSTANCE_NAME"

范例

因为没有安装虚拟机，就把 MongoDB 文件夹放在C盘、D盘、E盘、F盘，模拟放在多个服务器上。

1、先启动C盘上的 MongoDB 服务器：127.0.0.1:27017，指定端口为27017，并取副本集的名称为 "myRep"

mongod --port 27017 --dbpath c:\data\db --replSet myRep

2、然后启动D盘上的 MongoDB 服务器：127.0.0.1:27020，指定端口为27020，并取副本集的名称为 "myRep"

mongod --port 27020 --dbpath d:\data\db --replSet myRep

3、MongoDB 中用 rs.initiate() 命令初始化一个副本集，打开C盘上的 Mongo shell，输入以下命令

rs.initiate(
   {
      _id: "myRep",
      members: [
         { _id: 0, host : "127.0.0.1:27017" },
         { _id: 1, host : "127.0.0.1:27020" }
      ]
   }
)

4、除了用 rs.initiate() 命令初始化副本集外，MongoDB 还可以用 rs.add(HOST_NAME:PORT)，给副本集添加节点。请记住，使用 rs.add() 之前，一定要用 rs.initiate() 初始化副本集，没有参数也可以。我们先启动E盘上 MongoDB 服务器：127.0.0.1:27022，指定端口为27022，并取副本集的名称为 "myRep"

mongod --port 27022 --dbpath e:\data\db --replSet myRep

5、我们用 rs.add() 命令添加一个节点。把服务连接到 主节点 上，在 Mongo shell 中输入以下命令

rs.add("127.0.0.1:27022")

6、没有仲裁节点的副本集是不完整的，MongoDB 中使用 rs.addArb(HOST_NAME:PORT) 命令添加仲裁节点。我们先启动F盘上 MongoDB 服务器：127.0.0.1:27030，指定端口为27030，并取副本集的名称为 "myRep"

mongod --port 27030 --dbpath f:\data\db --replSet myRep

7、我们用 rs.addArb() 命令添加一个仲裁节点。把服务连接到 主节点 上，在 Mongo shell 中输入以下命令

rs.addArb("127.0.0.1:27030")

8、MongoDB 可以使用 rs.status() 命令查看副本集的状态，可以清楚的看出哪个服务器是主节点，哪个服务器是从节点，哪个服务器是仲裁节点。在返回的结果中，members 文档中可以清楚的看到字段 stateStr 的值，该值标识服务器属于哪个类型的节点。通过返回结果可以看到C盘的 MongoDB 服务器是主节点。因为 status() 返回的结果太长，我就不截图了。

9、副本集已经建好了，是不是特别想试试它的奥秘啊，我们用 Mongo shell连接到主节点服务器，添加 user 集合，并添加文档

mongodb://127.0.0.1:27017   #连接主节点服务器
...db
test
myRep:PRIMARY>db.user.insert({"name":"liruihuan","age":18})

10、我们再连接到D盘上的服务器：127.0.0.1:27020，查看 test 数据库中是否有 user 集合，如果有，并查看 user 中的文档。

mongodb://127.0.0.1:27020   #连接D盘上的服务器
...db
test
myRep:PRIMARY>show collections  #查看数据库 test 中的集合
user
myRep:PRIMARY>db.user.find()
{"_id" : ObjectId("58f0857b54caa5a0e463db06"), "name" : "liruihuan", "age" : 18}
myRep:PRIMARY>

哇，我们发现D盘上的服务器已经存在数据了。

业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。

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