MongoDB副本集主節(jié)點(diǎn)的選舉過(guò)程

MongoDB的復(fù)制集具有自動(dòng)容忍部分節(jié)點(diǎn)宕機(jī)的功能，在復(fù)制集出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)時(shí)，會(huì)觸發(fā)選舉相關(guān)的過(guò)程，完成主從節(jié)點(diǎn)自動(dòng)切換。每個(gè)復(fù)制集成員都會(huì)在后臺(tái)運(yùn)行與復(fù)制集所有節(jié)點(diǎn)的心跳線程，在兩種情況下會(huì)觸發(fā)狀態(tài)檢測(cè)過(guò)程：

1. 復(fù)制集成員心跳檢測(cè)結(jié)果發(fā)生變化，比如某個(gè)節(jié)點(diǎn)掛了或者新增節(jié)點(diǎn)；
2. 超過(guò)4s沒(méi)有執(zhí)行狀態(tài)檢測(cè)過(guò)程。在狀態(tài)檢測(cè)過(guò)程大致包含以下步驟：

（1）檢測(cè)自身是否處于選舉過(guò)程，如果是，退出本次過(guò)程。
（2）維護(hù)一個(gè)主節(jié)點(diǎn)的備用列表，列表中所有節(jié)點(diǎn)都可能被選舉為主節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)檢測(cè)自身以及全局條件是否滿足：
a. 是否看見(jiàn)復(fù)制集中有Majority在線。
b. 自身priority大于0。
c. 自身不為arbiter。
d. 自身opTime不能落后于最新節(jié)點(diǎn)10s以上。
e. 自身存儲(chǔ)的集群程序按信息為最新。
如果所有條件滿足，則將自身添加到主節(jié)點(diǎn)備用列表中，否則，將自身從列表中移除。

檢測(cè)以下條件，若都滿足，將主節(jié)點(diǎn)降為從節(jié)點(diǎn)（如果要降級(jí)的主節(jié)點(diǎn)是自身，直接調(diào)用降級(jí)方法，如果不為自身，調(diào)用replSetStepDown命令將復(fù)制集主節(jié)點(diǎn)降級(jí)為從節(jié)點(diǎn)：
    a. 集群中主節(jié)點(diǎn)存在。
    b. "主節(jié)點(diǎn)的備用列表”中存在比當(dāng)前的主節(jié)點(diǎn)priority更高的節(jié)點(diǎn)。
    c. "主節(jié)點(diǎn)的備用列表”中priority最高的節(jié)點(diǎn)，其opTime要比其他所有節(jié)點(diǎn)最新的opTime落后10s以內(nèi)。
    d. 檢測(cè)自身是否為主，若為主，且自身無(wú)法看見(jiàn)復(fù)制集的Majority在線，將自身降級(jí)為從。
    e. 如果看不見(jiàn)集群中有主節(jié)點(diǎn)存在，檢測(cè)自身是否在”主節(jié)點(diǎn)的備用列表”，若不在，打印log并退出此流程。
    f. 若自身在”主節(jié)點(diǎn)的備用列表”中，開(kāi)始判斷自身可否向復(fù)制集中發(fā)送選舉自身為主節(jié)點(diǎn)的通知，判斷過(guò)程包含：
         1> 自身是否可以看見(jiàn)復(fù)制集中的Majority在線。
         2>自身是否在”主節(jié)點(diǎn)的備用列表”。

若條件滿足，則設(shè)置”自身已經(jīng)在選舉過(guò)程中”標(biāo)識(shí)位為true，并進(jìn)入”選舉自身為主節(jié)點(diǎn)”方法。
方法中會(huì)驗(yàn)證自身是否滿足以下條件：
a. 此線程拿到了線程鎖。
b. 此節(jié)點(diǎn)沒(méi)有被配置slaveDelay選項(xiàng)或者配置的slaveDelay為0。
c. 此節(jié)點(diǎn)沒(méi)有被配置為arbiter。
若滿足，則調(diào)用環(huán)境檢測(cè)，若以下條件被觸發(fā)，則不發(fā)送"選舉我為主節(jié)點(diǎn)”投票：
1> 當(dāng)前時(shí)間小于steppedDown的結(jié)束凍結(jié)時(shí)間（為執(zhí)行steppedDown時(shí)的時(shí)間+凍結(jié)設(shè)定時(shí)間，內(nèi)部調(diào)用為60s）。
2> 自己的opTime不是所有節(jié)點(diǎn)最新的。
3> 若有節(jié)點(diǎn)opTime比自己新，直接退出此流程。
如果其他最新的節(jié)點(diǎn)最多與自己一樣新，每有一個(gè)這樣的節(jié)點(diǎn)，隨機(jī)sleep一段時(shí)間，之后繼續(xù)判斷。
a. 自己上線5分鐘內(nèi)且復(fù)制集中不是所有節(jié)點(diǎn)在線。
b. 如無(wú)其他問(wèn)題，嘗試獲取自己進(jìn)行投票時(shí)的票數(shù)，在此過(guò)程中，會(huì)判斷自己在30s內(nèi)是否進(jìn)行過(guò)投票，如進(jìn)行過(guò)，直接退出整個(gè)過(guò)程。
經(jīng)過(guò)以上種種復(fù)雜的檢測(cè)，終于可以向復(fù)制集發(fā)送”選舉我為主節(jié)點(diǎn)”的投票。
發(fā)送之后，會(huì)接收來(lái)自所有節(jié)點(diǎn)的投票，若得票數(shù)小于等于一半，不將自己變?yōu)橹鞴?jié)點(diǎn)，若超過(guò)一半，設(shè)置自己為主節(jié)點(diǎn)。
投票結(jié)束后，設(shè)置”自身已經(jīng)在選舉過(guò)程中”標(biāo)識(shí)位為false。
可以看到，上面的判斷邏輯有一些是重復(fù)判斷，不過(guò)不影響最終結(jié)果，可能與判斷邏輯較為復(fù)雜有關(guān)系，在每個(gè)決定之前都要驗(yàn)證所有條件是否滿足，防止有條件被漏掉。
在復(fù)制集中的節(jié)點(diǎn)收到其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的”選舉我為主節(jié)點(diǎn)”投票信息時(shí)，會(huì)有以下的判斷：
a. 若自身存儲(chǔ)的復(fù)制集配置版本過(guò)低，不投票。
b. 若發(fā)起請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的復(fù)制集配置版本過(guò)低，投反對(duì)票。
c. 如果自身所在的復(fù)制集沒(méi)有發(fā)起投票的節(jié)點(diǎn)，投反對(duì)票。
d. 復(fù)制集中存在主節(jié)點(diǎn)，投反對(duì)票。
可參與選舉的節(jié)點(diǎn)中有priority高于請(qǐng)求為主的節(jié)點(diǎn)存在時(shí)，投反對(duì)票。
如果所有條件通過(guò)，獲取自身的投票數(shù)（同樣會(huì)判斷自身在30s內(nèi)是否參加過(guò)投票，若參加過(guò)，不再投票），投出票數(shù)。
需要說(shuō)一下的是，一個(gè)反對(duì)會(huì)將最終票數(shù)減10000，即在絕大多數(shù)情況下，只要有節(jié)點(diǎn)反對(duì)，請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)就不能成為主節(jié)點(diǎn)。
選舉過(guò)程很復(fù)雜，實(shí)際使用中總結(jié)為兩點(diǎn)：
一般情況下需要5s左右進(jìn)行選主。
如果新選舉出的主節(jié)點(diǎn)立馬掛掉，至少需要30s時(shí)間重新選主。