MongoDB高可用方案之副本集(Replica Set)

Replicat Set比起传统的Master - Slave结构而言，应用场景更加多，也有了自动failover的能力。
在mongo3.2的文档中明确写道：

Replica sets replace master-slave replication for most use cases.
If possible, use replica sets rather than master-slave replication for all new production deployments.

本文将简单介绍mongodb副本集搭建。

〇副本集结构图

我在此处大致理解为“MySQL中1主2从+mha_manager”的结构。
Replication通过Oplog实现语句复现。

〇副本集成员的属性：
分别为Primary、Secondary(Secondaries)
Primary负责处理所有的write请求，并记录到oplog(operation log)中。
Secondary负责复制oplog并应用这些write请求到他们自己的数据集中。(有一些类似于MySQL Replication)

所有的副本集都可以处理读操作，但是需要设置。

最小化的副本集配置建议有三个成员：
1个Primary + 2个Secondary
或者
1个Primary + 1个Secondary + 1个Arbiter(仲裁者)

〇 Arbiter和选举机制：
Arbiter可以作为副本集的一部分，但它不是一个数据副本，故它不会成为Primary。
Arbiter在Primary不可用的时候，作为一个选举的角色存在。
如果Arbiter不存在，Primary挂掉的情况下，剩下的两个Secondary则也会进行选举。

在1个Primary + 2个Secondary的情况下，failover如下：

〇搭建

实验结构：
185(Arbiter)(后文用到)
186\187\188(1个Primary、2个Secondary)

在三台机器上分别创建对应目录然后启动mongodb：

mkdir -p /data/mongo_replset
mongod --dbpath=/data/mongo_replset --logpath=/data/mongo_replset/mongo.log --fork --replSet=first_replset

登录任意一台副本集的mongo shell
此处用的是192.168.1.187

> use admin

输入：

> cnf = {_id:"first_replset", members:[
{_id:1, host:"192.168.1.186:27017"},
{_id:2, host:"192.168.1.187:27017"},
{_id:3, host:"192.168.1.188:27017"},
]
}
输出结果：
> {
"_id" : "first_replset",
"members" : [
{
"_id" : 1,
"host" : "192.168.1.186:27017"
},
{
"_id" : 2,
"host" : "192.168.1.187:27017"
},
{
"_id" : 3,
"host" : "192.168.1.188:27017"
}
]
}

初始化配置：

> rs.initiate(cnf);
{ "ok" : 1 }
first_replset:OTHER>
first_replset:PRIMARY>
first_replset:PRIMARY>

此时可以发现该mongodb实例已经成为PRIMARY了。

可以看一下这个副本集的各个成员的状态：

first_replset:PRIMARY> rs.status();
{
"set" : "first_replset",
"date" : ISODate("2016-11-15T08:22:10.316Z"),
"myState" : 2,
"term" : NumberLong(0),
"heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
"members" : [
{
"_id" : 1,
"name" : "192.168.1.186:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
……………………
},
{
"_id" : 2,
"name" : "192.168.1.187:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "PRIMARY",
……………………
},
{
"_id" : 3,
"name" : "192.168.1.188:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
……………………
}
],
"ok" : 1
}

〇副本集复制状态测试
在PRIMARY上insert：

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[root@192.168.1.187]# mongo 127.0.0.1/test
MongoDB shell version: 3.2.10
connecting to: 127.0.0.1/test
first_replset:PRIMARY> db.test_table.insert({"id": 1})
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
first_replset:PRIMARY> db.test_table.find()
{ "_id" : ObjectId("582abba066fdf9fae28a1ba7"), "id" : 1 }

在186、188任意SECONDARY上查询：
同master - slave结构一样，默认SECONDARY是不可读的，需要执行rs.slaveOk()。

first_replset:SECONDARY> rs.slaveOk()
first_replset:SECONDARY> db.test_table.find()
{ "_id" : ObjectId("582abba066fdf9fae28a1ba7"), "id" : 1 }

〇 failover测试

此时情况:
187：PRIAMRY
186、188：SECONDARY

停掉PRIAMRY:

first_replset:PRIMARY> use admin
switched to db admin
first_replset:PRIMARY> db.shutdownServer()
server should be down...
2016-11-15T16:31:25.921+0800 I NETWORK [thread1] trying reconnect to 127.0.0.1:27017 (127.0.0.1) failed
2016-11-15T16:31:27.299+0800 I NETWORK [thread1] Socket recv() errno:104 Connection reset by peer 127.0.0.1:27017
2016-11-15T16:31:27.299+0800 I NETWORK [thread1] SocketException: remote: (NONE):0 error: 9001 socket exception [RECV_ERROR] server [127.0.0.1:27017]
2016-11-15T16:31:27.299+0800 I NETWORK [thread1] reconnect 127.0.0.1:27017 (127.0.0.1) failed failed
2016-11-15T16:31:27.302+0800 I NETWORK [thread1] trying reconnect to 127.0.0.1:27017 (127.0.0.1) failed
2016-11-15T16:31:27.302+0800 W NETWORK [thread1] Failed to connect to 127.0.0.1:27017, reason: errno:111 Connection refused
2016-11-15T16:31:27.302+0800 I NETWORK [thread1] reconnect 127.0.0.1:27017 (127.0.0.1) failed failed
>

(原SECONDARY)188上查到，此时188已经为PRIMARY了。

first_replset:PRIMARY> rs.status()
{
"set" : "first_replset",
"date" : ISODate("2016-11-15T16:31:45.773Z"),
"myState" : 1,
"term" : NumberLong(2),
"heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
"members" : [
{
"_id" : 1,
"name" : "192.168.1.186:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
……………………
},
{
"_id" : 2,
"name" : "192.168.1.187:27017",
"health" : 0,
"state" : 8,
"stateStr" : "(not reachable/healthy)",
……………………
},
{
"_id" : 3,
"name" : "192.168.1.188:27017",
"health" : 1,
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY",
……………………
}
],
"ok" : 1
}

〇在副本集中添加一个属性为Arbiter的成员
当然此处只做添加实践，实际上并不建议在Secondary-Primary-Secondary的结构上再多一个Arbiter成员形成偶数个节点。
文档写到：

Only add an arbiter to sets with even numbers of voting members.
If you add an arbiter to a set with an odd number of voting members, the set may suffer from tied elections.

在192.168.1.185(另一台)上启动一个mongod实例：

mkdir -p /data/arb
mongod --dbpath=/data/arb/ --logpath=/data/arb/mongo.log --fork --replSet=first_replset

在failover后的PRIMARY节点添加Arbiter

first_replset:PRIMARY> rs.addArb("192.168.1.185:27017")
{ "ok" : 1 }
first_replset:PRIMARY> rs.status()
……………………
{
"_id" : 4,
"name" : "192.168.1.185:27017",
"health" : 1,
"state" : 7,
"stateStr" : "ARBITER",
……………………
}
……………………

此时回到arbiter的mongo shell，发现正如文档所说，arbiter是不会存有副本集中数据的。

first_replset:ARBITER> rs.slaveOk()
first_replset:ARBITER> use test;
switched to db test
first_replset:ARBITER> show tables;
first_replset:ARBITER> db.test_table.find();
Error: error: { "ok" : 0, "errmsg" : "node is recovering", "code" : 13436 }

〇参考文档：
Replication > Replica Set Tutorials > Replica Set Deployment Tutorials
Reference > mongo Shell Methods > Replication Methods

MongoDB高可用方案之副本集(Replica Set)

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