MongoDB高可用

對(duì)于MongoDB，可以支持使用單機(jī)模式提供服務(wù)，但是在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中，單機(jī)模式將面臨很大的風(fēng)險(xiǎn)，一旦這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致線上的服務(wù)出現(xiàn)錯(cuò)誤甚至崩潰。因此，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境下，需要對(duì)MongoDB做相應(yīng)的主備處理，提高數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)的可用性。

對(duì)于提高可用性，一些博文里提到了使用主從模式（master-slaver）。

WARNING:
Deprecated since version 3.2: MongoDB 3.2 deprecates the use of master-slave replication for components of sharded clusters.

主從模式是高可用的一種方案。然而從上面這段警告中可以知道，在高版本的MongoDB（3.2以上）中，官方已經(jīng)不推薦使用主從模式，取而代之的，是使用復(fù)制集（Replica Set）的方式做主備處理。

IMPORTANT:
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. This documentation remains to support legacy deployments and for archival purposes only.

一、主從復(fù)制

對(duì)于主從復(fù)制的原理，非常簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是幾臺(tái)機(jī)器之間進(jìn)行同步操作，我們?cè)谥鞴?jié)點(diǎn)上操作數(shù)據(jù)，需要同步到其他子節(jié)點(diǎn)上。下面我們來(lái)實(shí)戰(zhàn)一下。
首先創(chuàng)建一個(gè)cluster文件夾，然后在該文件夾中創(chuàng)建兩個(gè)子文件夾master和slave分別存放主從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)文件。

二、副本集

副本集具有自動(dòng)故障恢復(fù)的功能。
主從集群和副本集最大的區(qū)別就是副本集沒有固定的“主節(jié)點(diǎn)”；整個(gè)集群會(huì)選出一個(gè)“主節(jié)點(diǎn)”，當(dāng)其掛掉后，又在剩下的從節(jié)點(diǎn)中選中其他節(jié)點(diǎn)為“主節(jié)點(diǎn)”，副本集總有一個(gè)活躍點(diǎn)(primary)和一個(gè)或多個(gè)備份節(jié)點(diǎn)(secondary)。

在復(fù)制集中，有且只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)(primary)，可以包含一個(gè)或多個(gè)從節(jié)點(diǎn)(secondary)，主從節(jié)點(diǎn)直接會(huì)通過(guò)心跳檢測(cè)來(lái)確定節(jié)點(diǎn)是否健康或存活。所有的讀寫操作都是在主節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行的，如果要實(shí)現(xiàn)讀寫分離，需要進(jìn)行相應(yīng)的處理，這個(gè)最后會(huì)說(shuō)。從節(jié)點(diǎn)會(huì)根據(jù)oplog（也就是操作日志）來(lái)復(fù)制主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

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MongoDB復(fù)制集
除了主從節(jié)點(diǎn)外，MongoDB的復(fù)制集中還存在著一種叫仲裁者(Arbiter)的角色。一個(gè)仲裁者節(jié)點(diǎn)是比較輕量級(jí)的，因?yàn)樗粫?huì)去復(fù)制主庫(kù)的數(shù)據(jù)，因此也就不會(huì)成為主節(jié)點(diǎn)；但是，它的作用是在投票選舉階段——當(dāng)主節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，仲裁者可以進(jìn)行投票。一般來(lái)說(shuō)，不建議一個(gè)復(fù)制集中包含超過(guò)一個(gè)仲裁者。
當(dāng)主節(jié)點(diǎn)突然故障后，MongoDB有自己的機(jī)制，會(huì)自動(dòng)切換，通過(guò)選舉，在從節(jié)點(diǎn)中選出一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為新的主節(jié)點(diǎn)。

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三、分片

分片(sharding)是指將數(shù)據(jù)拆分，將其分散存在不同的機(jī)器上的過(guò)程。有時(shí)也用分區(qū)(partitioning)來(lái)表示這個(gè)概念。將數(shù)據(jù)分散到不同的機(jī)器上，不需要功能強(qiáng)大的大型計(jì)算機(jī)就可以儲(chǔ)存更多的數(shù)據(jù)，處理更多的負(fù)載。

MongoDB分片的基本思想就是將集合切分成小塊。這些塊分散到若干片里面，每個(gè)片只負(fù)責(zé)總數(shù)據(jù)的一部分。應(yīng)用程序不必知道哪片對(duì)應(yīng)哪些數(shù)據(jù)，甚至不需要知道數(shù)據(jù)已經(jīng)被拆分了，所以在分片之前要運(yùn)行一個(gè)路由進(jìn)程，該進(jìn)程名為mongos。這個(gè)路由器知道所有數(shù)據(jù)的存放位置，所以應(yīng)用可以連接它來(lái)正常發(fā)送請(qǐng)求。對(duì)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，它僅知道連接了一個(gè)普通的mongod。路由器知道數(shù)據(jù)和片的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能夠轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求道正確的片上。如果請(qǐng)求有了回應(yīng)，路由器將其收集起來(lái)回送給應(yīng)用。

設(shè)置分片時(shí)，需要從集合里面選一個(gè)鍵，用該鍵的值作為數(shù)據(jù)拆分的依據(jù)。這個(gè)鍵稱為片鍵(shard key)。

用個(gè)例子來(lái)說(shuō)明這個(gè)過(guò)程：假設(shè)有個(gè)文檔集合表示的是people。如果選擇名字(“name”)作為片鍵，第一片可能會(huì)存放名字以A-F開頭的文檔，第二片存的G-P的名字，第三片存的Q~Z的名字。隨著添加或者刪除片，MongoDB會(huì)重新平衡數(shù)據(jù)，使每片的流量都比較均衡，數(shù)據(jù)量也在合理范圍內(nèi)。

• 分片的架構(gòu)圖如下，這里用兩臺(tái)服務(wù)器來(lái)進(jìn)行分片操作：

  
  
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• 下圖展示了在MongoDB中使用分片集群結(jié)構(gòu)分布：

  
  
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