MongoDB Replica Set使用經(jīng)驗分享理論篇

MongoDB Replica Set是MongoDB官方推薦的主從復(fù)制和高可用方案，用于替代原有的Master-Slave主從復(fù)制方案。Replicat Set具有自動切換功能，當(dāng)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(xiàn)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(shù)據(jù)庫，我們公司線上使用的版本是2.4.6.

一  MongoDB Replica Set的原理

復(fù)制主要用于備份、災(zāi)難恢復(fù)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(fù)制操作然后應(yīng)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(fù)制oplog，然后將oplog中的操作應(yīng)用到自己的data sets。Secondary和Primary之間是異步復(fù)制，也就是Secondary中的數(shù)據(jù)可能不是最新的。默認(rèn)情況下，Secondary不可讀不可寫，但是可以通過設(shè)置運行客戶端從Secondary讀。

Arbiter    Arbiter不需要維護(hù)自己的data sets，只是當(dāng)Primary掛掉之后參與投票選擇哪個Secondary可以升級為Primary。當(dāng)Replica Set中的成員個數(shù)為偶數(shù)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(jī)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(shù)量超過12，就需要使用Master-Slave主從復(fù)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(shù)據(jù)。通過設(shè)置優(yōu)先級priority為0來實現(xiàn)。

B.阻止應(yīng)用程序從它讀，通過設(shè)置優(yōu)先級priority為0和設(shè)置hidden為true來實現(xiàn)。

   一個隱藏的成員同樣復(fù)制Primary的數(shù)據(jù)，但是對于客戶端應(yīng)用程序來講，它不可見。

C.保留歷史鏡像數(shù)據(jù)用于數(shù)據(jù)回檔，比如如果誤刪除數(shù)據(jù)，可以使用Delayed Replica Set成員中的數(shù)據(jù)恢復(fù)。

   Delayed members即延時成員會延時從Primary復(fù)制oplog

二 MongoDB Replica Set部署架構(gòu)

Replica Set Elections 復(fù)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(chǎn)生選舉出現(xiàn)，或者任何時候當(dāng)Primary不可用時也會有選舉出現(xiàn)。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(nèi)，整個Replica Set無法進(jìn)行寫操作，所以盡量避免重新投票選舉的情況出現(xiàn)。

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(fā)送心跳，如果在10秒內(nèi)無回應(yīng)，這個成員就被其他成員標(biāo)記為不可用。

Priortiy Comparisons  對比優(yōu)先級

設(shè)定成員的優(yōu)先級priority會影響投票選舉，優(yōu)先級越高，越容易被選舉成為Primary。如果優(yōu)先級設(shè)置為0，那么這個成員不會永遠(yuǎn)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(yīng)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(quán)利的大部分成員。

Network Partitions

為了避免當(dāng)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(shù)據(jù)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/