一、復(fù)制

在MongoDB中，創(chuàng)建副本集后就可以使用復(fù)制功能了，副本集是一組服務(wù)器，其中一個用于處理寫操作的主節(jié)點(diǎn)primary，還有多個用于保存主節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)副本的從節(jié)點(diǎn)secondary。如果主節(jié)點(diǎn)崩潰了，則從節(jié)點(diǎn)會選取出一個新的主節(jié)點(diǎn)。

如果使用復(fù)制功能時有一臺服務(wù)器停止運(yùn)行了，那么仍然可以從副本集中的其它服務(wù)器訪問數(shù)據(jù)。如果服務(wù)器上的數(shù)據(jù)已損壞或無法訪問，則可以從副本集中的其它成員中創(chuàng)建一個新的數(shù)據(jù)副本。

副本集中的每個成員都必須能夠連接到其它成員，如果收到有關(guān)成員無法訪問到其它成員，則可能需要更改網(wǎng)絡(luò)配置以允許它們之間的連接。

二、如何進(jìn)行選舉

當(dāng)一個從節(jié)點(diǎn)無法與主節(jié)點(diǎn)連通時，它就會聯(lián)系并請求其它的副本集成員將自己選舉為主節(jié)點(diǎn)。

其它成員會做幾項健全性檢查：

1. 它們能否連接到主節(jié)點(diǎn)，而這個主節(jié)點(diǎn)是發(fā)起選舉的節(jié)點(diǎn)無法連接到的？
2. 這個發(fā)起選舉的從節(jié)點(diǎn)是否有最新數(shù)據(jù)？
3. 有沒有其它更高優(yōu)先級的成員可以被選舉為主節(jié)點(diǎn)？

MongoDB在3.2版本中引入了第1版復(fù)制協(xié)議。這是一個類PAFT的協(xié)議，并且包含了一些特定于MongoDB的副本集概念，比如仲裁節(jié)點(diǎn)、優(yōu)先級、非選舉成員、寫入關(guān)注點(diǎn)等。還提出了很多新概念，比如更短的故障轉(zhuǎn)移時間，大大減少了檢測主節(jié)點(diǎn)失效的時間，它還通過使用term ID來防止重復(fù)投票。

RAFT是一種共識算法，它被分解成了相對獨(dú)立的子問題。共識是指多臺服務(wù)器或進(jìn)程在一些值上達(dá)成一致的過程。RAFT確保了一致性，使得同一序列的命令產(chǎn)生相同序列的結(jié)果，并在所部署的各個成員中達(dá)到相同序列的狀態(tài)。

副本集成員相互間每隔兩秒發(fā)送一次心跳。如果某個成員在10秒內(nèi)沒有反饋心跳，則其它成員會將不良成員標(biāo)記為無法訪問。選舉算法將盡最大努力嘗試讓具有最高優(yōu)先權(quán)的從節(jié)點(diǎn)發(fā)起選舉。成員優(yōu)先權(quán)會影響選舉的時機(jī)和結(jié)果。優(yōu)先級高的從節(jié)點(diǎn)要比優(yōu)先級低的從節(jié)點(diǎn)更快發(fā)起選舉，而且也更有可能成為主節(jié)點(diǎn)。然而，低優(yōu)先級的從節(jié)點(diǎn)也是有可能被短暫的選舉為主節(jié)點(diǎn)的，副本集成員會繼續(xù)發(fā)起選舉直到可用的最高優(yōu)先級成員被選舉為主節(jié)點(diǎn)。被選舉為主節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)必須擁有最新的復(fù)制數(shù)據(jù)。

三、優(yōu)先級

優(yōu)先級用于表示一個成員稱為主節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先程度，取值范圍是0 ~ 100。數(shù)值越大，優(yōu)先級越高。默認(rèn)為1，如果將priority設(shè)置為0，表示此節(jié)點(diǎn)永遠(yuǎn)無法成為主節(jié)點(diǎn)，這樣的成員還有一個名字~被動成員。

四、選舉仲裁者

大多數(shù)小型項目，MongoDB只有兩個副本集，為了參與選舉，MongoDB支持一種特殊類型的成員，稱為仲裁者，其唯一作用就是參與仲裁。仲裁者不參與存儲數(shù)據(jù)，也不會為程序提供服務(wù)，它只是為了幫助只有兩個副本集的集群選舉主節(jié)點(diǎn)（為了滿足大多數(shù)），需要注意的是，只能有一個仲裁者。

仲裁者的缺點(diǎn)：

假設(shè)有一個主節(jié)點(diǎn)，兩個從節(jié)點(diǎn)，一個仲裁者。如果一個從節(jié)點(diǎn)停止運(yùn)行了，那么就需要一個新的從節(jié)點(diǎn)，并且將主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)復(fù)制到新的從節(jié)點(diǎn)，復(fù)制數(shù)據(jù)會父服務(wù)器造成很大的壓力，降低程序運(yùn)行速度。所以，盡可能使用奇數(shù)的從節(jié)點(diǎn)，而不是使用仲裁者。

五、同步

MongoDB通過保存操作日志oplog使多臺服務(wù)器間保持相同的數(shù)據(jù)，oplog中保存著主節(jié)點(diǎn)執(zhí)行的每一次寫操作。oplog存在于主節(jié)點(diǎn)local數(shù)據(jù)庫中的一個固定集合中，從節(jié)點(diǎn)通過查詢此集合以獲取需要復(fù)制的操作。

每個從節(jié)點(diǎn)同樣維護(hù)著自己的oplog，用來記錄它從主節(jié)點(diǎn)復(fù)制的每個操作。這使得每個成員都可以被用作其他成員的同步源。如果應(yīng)用某個操作失敗，則從節(jié)點(diǎn)會停止從當(dāng)前數(shù)據(jù)源復(fù)制數(shù)據(jù)。

如果一個從節(jié)點(diǎn)由于某種原因停止工作了，它重新啟動后，會從oplog中的最后一個操作開始同步。由于這些操作是先應(yīng)用到數(shù)據(jù)上然后再寫入oplog，因此從節(jié)點(diǎn)可能會重復(fù)已經(jīng)應(yīng)用到數(shù)據(jù)上的操作。MongoDB在設(shè)計時考慮了這點(diǎn)，oplog中的操作執(zhí)行一次和多次，效果都是一樣的，oplog中的每個操作都是冪等的。

六、處理過時數(shù)據(jù)

如果某個從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同步源當(dāng)前的操作，那么這個從節(jié)點(diǎn)就是過時的。過時的從節(jié)點(diǎn)無法趕上同步源，如果繼續(xù)同步，從節(jié)點(diǎn)就需要跳過一些操作。此時，需要從其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制，看看其它成員是否有更長的oplog以繼續(xù)同步。如果都沒有，該節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的復(fù)制操作將停止，需要進(jìn)行完全同步或從最近的備份中恢復(fù)。

為了避免出現(xiàn)不同步的節(jié)點(diǎn)，讓主節(jié)點(diǎn)擁有比較大的oplog以保存足夠多的操作日志。

七、哈希片鍵

為了盡可能快地加載數(shù)據(jù)，哈希片鍵是最好的選擇。哈希片鍵可以使任何字段隨機(jī)分發(fā)。如果打算在大量查詢中使用升序鍵，但又想在寫操作時隨機(jī)分發(fā)，哈希片鍵是不錯的選擇，不過需要注意的是，哈希片鍵無法執(zhí)行指定目標(biāo)的范圍查詢。

創(chuàng)建哈希片鍵：

db.users.createIndex({"name":"hashed"})

有一點(diǎn)需要注意，哈希片鍵的字段，不能是數(shù)組。

Error: hashed indexes do not currently support array values

??????八、多熱點(diǎn)

單獨(dú)的mongod服務(wù)器在執(zhí)行升序?qū)懖僮鲿r效率最高，這與分片相沖突，當(dāng)寫操作分發(fā)在集群中時分片效率最高。每個分片上都有幾個熱點(diǎn)，便于寫操作在集群中均勻分發(fā)。

可以使用復(fù)合片鍵實(shí)現(xiàn)均勻分發(fā)，復(fù)合片鍵的第一個值可以是一個基數(shù)較小的值，片鍵的第二部分是一個升序值，這意味著在塊的內(nèi)部，值總是在增加的。

九、分片規(guī)則

1、分片的限制

比如上圖的異常，片鍵不能是數(shù)組，大多數(shù)特殊類型的索引不能用作片鍵。特別是，不能在地理空間索引上進(jìn)行分片。

2、片鍵的基數(shù)

片鍵與索引類似，在基數(shù)高的字段上進(jìn)行分片，性能會更好。如果有一個status鍵，只有“正常”、“異常”、“錯誤”幾個值，MongoDB是無法將數(shù)據(jù)拆分成3個以上的塊（因?yàn)槟壳爸挥腥齻€值），如果想將一個取值較小的鍵作為片鍵，那么可以將其與另一個擁有多值的鍵組成復(fù)合片鍵，比如createTime字段。這樣復(fù)合片鍵就擁有了較高的基數(shù)。

十、控制數(shù)據(jù)分發(fā)

1、自動分片

MongoDB將集合均勻分發(fā)在集群中的每個分片上，如果存儲的是同構(gòu)數(shù)據(jù)，那么這種方式非常高效。如果有一個日志集合，價值不是很大，你可能不希望它存儲在性能最好的服務(wù)器上，性能最好的服務(wù)器一般會存儲重要的實(shí)時數(shù)據(jù)，而不允許其它集合使用它。

可以通過sh.addShardToZone("shard0","hign")、sh.addShardToZone("shard1","low")、sh.addShardToZone("shard2","low")實(shí)現(xiàn)它。

可以將不同的集合分配給不同的分片，比如，對及其重要的實(shí)時集合執(zhí)行：

sh.updateZoneKeyRange("super.important",{"<shardKey>":MinKey},...{"<shardKey>":MaxKey},"high")

這條命令指的是：

對于這個集合super.important，將片鍵從負(fù)無窮到正無窮的數(shù)據(jù)保存在標(biāo)記為“high”的分片上。這不會影響其它集合的均勻分發(fā)。

同樣可以通過low，將不重要的日志集合存放在性能較差的服務(wù)器上。

sh.updateZoneKeyRange("super.logs",{"<shardKey>":MinKey},...{"<shardKey>":MaxKey},"low")

此時，日志集合就會均勻的分發(fā)到shard1和shard2上。

同樣，可以通過removeShardFromZone()從區(qū)域中刪除分片。

sh.removeShardFromZone("super.logs",{"<shardKey>":MinKey},...{"<shardKey>":MaxKey})

2、手動分發(fā)

可以通過關(guān)閉均衡器 sh.stopBalancer()啟動手動分發(fā)。

如果當(dāng)前正在進(jìn)行遷移，則此設(shè)置在遷移完成之前不會生效。一旦正在運(yùn)行的遷移完成，均衡器就會停止移動數(shù)據(jù)。

除非遇到特殊情況，否則，MongoDB應(yīng)該使用自動分片，而不是手動分片。

到此這篇關(guān)于MongoDB高可用與分片的文章就介紹到這了,更多相關(guān)MongoDB高可用與分片內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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