mongodb是最常用的nodql数据库，这篇文章介绍如何搭建高可用的mongodb副本集群。

相关概念

在搭建集群之前，需要首先了解几个概念：路由，分片、副本集、配置服务器等。

• 1.mongos，数据库集群请求的入口，所有的请求都通过mongos进行协调，不需要在应用程序添加一个路由选择器，mongos自己就是一个请求分发中心，它负责把对应的数据请求请求转发到对应的shard服务器上。在生产环境通常有多mongos作为请求的入口，防止其中一个挂掉所有的mongodb请求都没有办法操作。

• 2.config server，顾名思义为配置服务器，存储所有数据库元信息（路由、分片）的配置。mongos本身没有物理存储分片服务器和数据路由信息，只是缓存在内存里，配置服务器则实际存储这些数据。mongos第一次启动或者关掉重启就会从 config server 加载配置信息，以后如果配置服务器信息变化会通知到所有的 mongos 更新自己的状态，这样 mongos 就能继续准确路由。在生产环境通常有多个 config server 配置服务器，因为它存储了分片路由的元数据，防止数据丢失！

• 3.shard，分片（sharding）是指将数据库拆分，将其分散在不同的机器上的过程。将数据分散到不同的机器上，不需要功能强大的服务器就可以存储更多的数据和处理更大的负载。基本思想就是将集合切成小块，这些块分散到若干片里，每个片只负责总数据的一部分，最后通过一个均衡器来对各个分片进行均衡（数据迁移）。

• 4.replica set，中文翻译副本集，其实就是shard的备份，防止shard挂掉之后数据丢失。复制提供了数据的冗余备份，并在多个服务器上存储数据副本，提高了数据的可用性， 并可以保证数据的安全性。

• 5.仲裁者（Arbiter），是复制集中的一个MongoDB实例，它并不保存数据。仲裁节点使用最小的资源并且不要求硬件设备，不能将Arbiter部署在同一个数据集节点中，可以部署在其他应用服务器或者监视服务器中，也可部署在单独的虚拟机中。为了确保复制集中有奇数的投票成员（包括primary），需要添加仲裁节点做为投票，否则primary不能运行时不会自动切换primary。

简单了解之后，我们可以这样总结一下，应用请求mongos来操作mongodb的增删改查，配置服务器存储数据库元信息，并且和mongos做同步，数据最终存入在shard（分片）上，为了防止数据丢失同步在副本集中存储了一份，仲裁在数据存储到分片的时候决定存储到哪个节点。

副本集的搭建

Replica Set架构

MongoDB复制原理

mongodb的复制至少需要两个节点。其中一个是主节点，负责处理客户端请求，其余的都是从节点，负责复制主节点上的数据。
mongodb各个节点常见的搭配方式为：一主一从， 一主多从。
主节点记录其上的所有操作oplog，从节点定期轮询主节点获取这些操作，然后对自己的数据副本执行这些操作。

副本集的特征

• 1.N个节点的集群
• 2.任何节点可作为主节点
• 3.所有写操作都在主节点上
• 4.自动故障迁移
• 5.自动恢复

单机搭建副本集集群

1.建立data文件夹，存放数据

在data文件夹中创建master（主节点），slaver（从节点），arbiter（仲裁节点）， 分别存放每个节点的数据

2.创建log文件夹，存放各节点的log数据

3.创建config文件夹

这个文件下在创建master， slaver，arbiter文件；然后在每个文件夹下创建mongodb的配置文件如下：
(1)master.conf

dbpath =path/mongodb/data/master
logpath = path/mongodb/log/master/master.log
pidfilepath = path/mongodb/master.pid
directoryperdb = true
logappend = true
replSet = away
bind_ip = 192.168.1.232
port = 27018
fork = true

(2)slaver.conf

dbpath =path/mongodb/data/slaver
logpath =path/mongodb/log/slaver/slaver.log
pidfilepath = path/mongodb/slaver.pid
directoryperdb = true
logappend = true
replSet = away
bind_ip = 192.168.1.232
port = 27019
fork = true

(3)arbiter.conf

dbpath = path/mongodb/data/arbiter
logpath = path/mongodb/log/arbiter/arbiter.log
pidfilepath =path/mongodb/arbiter.pid
directoryperdb = true
logappend = true
replSet = away
bind_ip = 192.168.1.232
port = 27020
fork = true

(4)参数说明

dbpath：数据存放目录
logpath：日志存放路径
pidfilepath：进程文件，方便停止mongodb
directoryperdb：为每个数据库按照数据库名建立文件夹存放
logappend：已追加的方式记录日志
replSet：replica set的名字
bind_ip：mongodb所绑定的ip
port：mongodb�进程所使用的端口27017
oplogSize：mongodb操作日志问价的最大大小。单位为MB，默认为硬盘剩余空间5%
fork：以后台的方式运行进程
noprealloc：与分配方式 默认false：使用与分配方式来保证写入性能的稳定性，与分配在后台运行，并且每个预分配的文件都用0进行填充。这会让MongoDB始终保持额外的空间和空余的数据文件，从而避免数据增长过快而带来的分配磁盘空间引起的阻塞。设置为true来禁用与分配，会缩短启动时间，但正常操作过程中，可能性能回显著下降；

4.启动mongodb

nohup master/bin/mongod f master/config/master.conf &
nohup arbiter/bin/mongod f arbiter/config/arbiter.conf &
nohup slaver/bin/mongod f slaver/config/slaver.conf &

5.配置主从仲裁节点

可以通过客户端链接mongodb, 也可以直接在三个节点中选择一个链接mongodb

./mongo 39.106.209.11:27018
use admin
config = {
   "_id":"awaydev",
  "members":[
    {"_id":0,"host":"172.17.247.225:27117"},
    {"_id":1,"host":"172.17.247.225:27118"},
    {"_id":2,"host":"172.17.247.225:27119",arbiterOnly:true}
  ]
}
config = {
  "_id":"away",
  "members":[
    {"_id":0,"host":"39.106.209.11:27017"},
    {"_id":1,"host":"101.201.236.152:27017"},
    {"_id":2,"host":"39.106.214.228:27017"},
    {"_id":3,"host":"147.95.220.65:27017",arbiterOnly:true}
  ]
}
config = {
  "_id":"away",
  "members":[
    {"_id":0,"host":"localhost:27018"},
    {"_id":1,"host":"localhost:27019"},
    {"_id":2,"host":"localhost:27020",arbiterOnly:true}
  ]
}
config = {
   "_id":"away",
  "members":[
    {"_id":0,"host":"172.17.0.1:27018"},
    {"_id":1,"host":"172.17.0.1:27019"},
    {"_id":2,"host":"172.17.0.1:27020", arbiterOnly:true}
  ]
}
rs.initiate(config) //初始化
 { "ok" : 1 }
rs.status()
{
  "set" : "away",
  "date" : ISODate("20180420T03:52:50.107Z"),
  "myState" : 1,
  "members" : [
    {
      "_id" : 0,
      "name" : "192.168.1.232:27018",
      "health" : 1,
      "state" : 1,
      "stateStr" : "PRIMARY",
      "uptime" : 688,
      "optime" : Timestamp(1524196332, 1),
      "optimeDate" : ISODate("20180420T03:52:12Z"),
      "electionTime" : Timestamp(1524196335, 1),
      "electionDate" : ISODate("20180420T03:52:15Z"),
      "configVersion" : 1,
      "self" : true
    },
    {
      "_id" : 1,
      "name" : "192.168.1.232:27019",
      "health" : 1,
      "state" : 2,
      "stateStr" : "SECONDARY",
      "uptime" : 38,
      "optime" : Timestamp(1524196332, 1),
      "optimeDate" : ISODate("20180420T03:52:12Z"),
      "lastHeartbeat" : ISODate("20180420T03:52:49.621Z"),
      "lastHeartbeatRecv" : ISODate("20180420T03:52:49.621Z"),
      "pingMs" : 0,
      "lastHeartbeatMessage" : "could not find member to sync from",
      "configVersion" : 1
    },
    {
      "_id" : 2,
      "name" : "192.168.1.232:27020",
      "health" : 1,
      "state" : 7,
      "stateStr" : "ARBITER",
      "uptime" : 38,
      "lastHeartbeat" : ISODate("20180420T03:52:49.621Z"),
      "lastHeartbeatRecv" : ISODate("20180420T03:52:49.623Z"),
      "pingMs" : 0,
      "configVersion" : 1
   }
  ],
"ok" : 1
}

现在基本上已完成了集群的搭建工作；

6.查看oplog的信息

db.printReplicationInfo() or db.getReplicationInfo()
{
  "logSizeMB" : 14798.308486938477,
  "usedMB" : 0.01,
  "timeDiff" : 407,
  "timeDiffHours" : 0.11,
  "tFirst" : "Fri Apr 20 2018 11:52:12 GMT+0800 (CST)",
  "tLast" : "Fri Apr 20 2018 11:58:59 GMT+0800 (CST)",
  "now" : "Fri Apr 20 2018 14:28:13 GMT+0800 (CST)"
}
rs.printReplicationInfo()
configured oplog size: 14798.308486938477MB
log length start to end: 407secs (0.11hrs)
oplog first event time: Fri Apr 20 2018 11:52:12 GMT+0800 (CST)
oplog last event time: Fri Apr 20 2018 11:58:59 GMT+0800 (CST)
now: Fri Apr 20 2018 14:27:28 GMT+0800 (CST)
configured oplog sizep oplog文件大小
log length start to end: oplog日志的启用时间段
oplog first event time:第一个事务日志的产生时间
oplog last event time:最后一个事务日志的产生条件
now: 现在的时间

查看slave状态

db.printSlaveReplicationInfo() db.printSlaveReplicationInfo()
source: 192.168.1.232:27019
syncedTo: Fri Apr 20 2018 11:58:59 GMT+0800 (CST)
0 secs (0 hrs) behind the primary

• source -----从库的IP及端口
• syncedTo -----当前的同步情况，延迟多久等信息

7.增加一个节点

1.同上，建立一个文件包含bin、data、config、log等文件
2.启动mongodb
3.添加次新节点到现有的Replica sets

away:PRIMARY> rs.add("192.168.56.90:27017")
{ "ok" : 1 }

8.删除一个节点

进入主节点，执行

rs.remove("192.168.56.90:27017")