副本集简介
Mongodb副本集由一组Mongod实例（进程）组成，包含一个Primary节点和多个Secondary节点，Mongodb Driver（客户端）的所有数据都写入Primary，Secondary从Primary同步写入的数据，以保持复制集内所有成员存储相同的数据集，提供数据的高可用。副本集带来的架构优点主要有：
- 集群高可用
- 读写可分离
副本集节点类型
- Primary: 副本集的主节点，可读写，唯一可以进行写操作的节点，由集群自行选举出来。
- Secondary： 正常情况下，Seconary会参与Primary选举（自身也可能会被选为Primary），并从Primary同步最新写入的数据，以保证与Primary存储相同的数据。Secondary可以提供读服务，增加Secondary节点可以提供副本集的读服务能力，提升副本集的可用性。
- Arbiter： Arbiter节点只参与投票，不能被选为Primary，并且不从Primary同步数据。非常轻量级的服务，当复制集成员为偶数时，最好加入一个Arbiter节点，以提升复制集可用性。
- Priority0： Priority0节点的选举优先级为0，不会被选举为Primary，且不能发起选举。
- Vote0： 副本集成员最多50个，参与Primary选举投票的成员最多7个，其他成员（Vote0）的vote属性必须设置为0，即不参与投票。
- Hidden： Hidden节点不能被选为主（Priority为0），并且对Driver不可见。因Hidden节点不会接受Driver的请求，可使用Hidden节点做一些数据备份、离线计算的任务，不会影响复制集的服务。
- Delayed： Delayed节点必须是Hidden节点，并且其数据落后与Primary一段时间（可配置，比如1个小时）。因Delayed节点的数据比Primary落后一段时间，当错误或者无效的数据写入Primary时，可通过Delayed节点来做数据恢复。
Primary选举
选举过程需要消耗一些时间，在此期间，集群将不能接收write操作（即使旧的primary仍然存活，但因为“网络分区”问题导致它不能与其他secondaries通讯），所有的members（包括旧的primary）都处于只读状态，选举对业务影响很大，所以需要尽量避免选举的发生。
需要进行Primary选举的场景：
- 副本集初始化时；
- 副本集被reconfig；
- Secondary节点检测到Primary宕机时；
- 当有Primary节点主动stepDown（主动降级为Secondary）时；
Primary的选举受节点间心跳、优先级、最新的oplog时间等多种因素影响。
- 心跳： 复制集中的所有members之间都互相建立心跳连接，且每隔两秒发送一次心跳，如果未在10秒内收到回复，则此member将会被标记为“不可用”，Secondary（前提是可被选为Primary）会发起新的Primary选举，而其他能正常收到心跳反馈的Secondary能否决新的Primary选举。
- 优先级： 优先级即Priority值，每个member都有权重值，默认为都为1，members倾向于选举权重最高者。上述提到，priority为0的member不能被选举为primary且不能发起选举；只要当前primary的权重最高或者持有最新oplog数据的secondaries没有比它更高的权重时，集群不会触发选举。当Primary发现有优先级更高Secondary，并且该Secondary的数据落后在10s内，则Primary会主动降级，让优先级更高的Secondary有成为Primary的机会。
- Optime： 当前member已经从primary的oplog中应用的最后一个operation的时间戳（此时间戳由primary生成，在oplog中每个操作记录都有）；一个member能成为primary的首要条件就是在所有有效的members中它持有最新的optime。
- 多数派连接： 一个member要成为primary，它必须与“多数派”的其他members建立连接，如果未能与足够多的member建立连接，事实上它本身也无法被选举为primary；多数派参考的是“总票数”，而不是member的个数，因为我们可以给每个member设定不同的“票数”。假设复制集内投票成员数量为N，则大多数为 N/2 + 1。
综上所述，在发起选举以后，能成为Primary的节点需要的条件有：
- 能够与“多数派”建立连接
- 在所有有效的members中它持有最新的optime
- 前两个条件相同的，Priority优先级高的成为Primary
- optime与Priority都相等时，谁发起选举，谁当选Primary
总结
3.0版本以后副本集成员最多50个，参与Primary选举投票的成员最多7个，其他成员（Vote0）的vote属性必须设置为0，即不参与投票。
副本集中各类角色的特点总结如下：
| 节点类型 | 可读 | 可写 | 投票 | oplog操作 | 当选Primary | 否决 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Primary | O | O | O | 生成 | — | O | 无 |
| Secondary | O | X | O | 同步 | O | O | 常规的Secondary |
| Priority=0 | O | X | O | 同步 | X | O | 无 |
| Hidden | X | X | O | 同步 | X | O | Priority=0，不可见 |
| Delayed | X | X | O | 同步 | X | O | 为Hidden，延迟同步 |
| Arbiter | X | X | O | X | X | O | Priority=0，无数据 |
| vote=0 | O | X | X | 同步 | O | O | 不能投票 |
备注：
- 上述Secondary为默认Secondary，即Priority！=0、vote！=0等；
- Hidden为特殊的Secondary，Delayed为特殊的Hidden
