MongoDB 副本集是一組維護(hù)相同數(shù)據(jù)集的 MongoDB 服務(wù)器。它提供了數(shù)據(jù)的高可用性和數(shù)據(jù)冗余。在一個副本集中，有一個節(jié)點被選舉為 主節(jié)點(Primary)，負(fù)責(zé)處理客戶端的所有寫操作。其他的 次節(jié)點(Secondary) 復(fù)制主節(jié)點的數(shù)據(jù)。

副本集的主要特點和作用包括：

• 高可用性：在主節(jié)點不可用時，副本集能自動選舉一個新的主節(jié)點，確保服務(wù)的連續(xù)性。這對于維護(hù)業(yè)務(wù)的正常運行至關(guān)重要。

• 數(shù)據(jù)冗余：通過在不同服務(wù)器上復(fù)制數(shù)據(jù)，副本集提供了數(shù)據(jù)冗余，增加了數(shù)據(jù)的安全性。

• 故障恢復(fù)：在發(fā)生硬件故障或數(shù)據(jù)丟失時，可以從次節(jié)點恢復(fù)數(shù)據(jù)。

• 讀寫分離：雖然所有寫操作都在主節(jié)點上進(jìn)行，但讀操作可以在次節(jié)點上進(jìn)行，這樣可以分散讀操作帶來的壓力，提高讀取性能。

• 災(zāi)難恢復(fù)：通過在物理位置不同的地方部署次節(jié)點，副本集可以提供地理冗余，從而在發(fā)生災(zāi)難時保護(hù)數(shù)據(jù)不受影響。

副本集是 MongoDB 高可用性和數(shù)據(jù)安全性策略的基礎(chǔ)，適用于對數(shù)據(jù)安全性和服務(wù)可用性有較高要求的場景。

副本集使用場景一

假設(shè)有這樣的一個場景，當(dāng)多個用戶或操作同時修改多條數(shù)據(jù)時，MongoDB 如何處理這些操作取決于是否使用了事務(wù)以及所使用的隔離級別。

沒有使用事務(wù)

MongoDB 在沒有使用事務(wù)的情況下，對于單個文檔提供原子性，但不保證多個操作或多個文檔更新的原子性或隔離性。這意味著如果你的第二次修改涉及到由第一次修改影響的數(shù)據(jù)，可能會遇到以下情況：

• 臟讀：可能讀取到其他用戶正在修改但尚未完成的數(shù)據(jù)。
• 不可重復(fù)讀：在同一事務(wù)內(nèi)多次讀取同一數(shù)據(jù)集時，可能會看到不同的數(shù)據(jù)（即，第一次讀取時看到一個值，第二次讀取時看到另一個值）。
• 幻讀：在一次事務(wù)中，一個事務(wù)讀取了幾行數(shù)據(jù)，然后另一個并發(fā)事務(wù)插入了一些數(shù)據(jù)。在第一個事務(wù)再次讀取時，會發(fā)現(xiàn)多了一些原本不存在的記錄。

使用了事務(wù)

對于副本集，MongoDB 支持多文檔事務(wù)。在 4.2 版本中，這個支持被擴展到了分片集群。在多文檔事務(wù)中，可以包含對多個文檔的多次讀寫操作，MongoDB 保證了以下幾點：

• 原子性：事務(wù)內(nèi)的所有操作要么全部成功，要么全部失敗。
• 隔離性：默認(rèn)情況下，MongoDB 提供了快照隔離級別，這意味著事務(wù)將看到一致的數(shù)據(jù)快照，并且在事務(wù)提交之前，其他操作無法看到事務(wù)內(nèi)的更改。

如果你的第二次修改是在一個事務(wù)中，并且涉及到第一次修改的數(shù)據(jù)，MongoDB 會確保按照隔離級別處理這些更改。如果兩個操作在不同的事務(wù)中，第二個事務(wù)會看到第一個事務(wù)提交的結(jié)果，前提是第一個事務(wù)已經(jīng)成功提交。

雖然事務(wù)提供了更強的一致性保障，但也可能對性能有所影響。尤其是在高負(fù)載或大規(guī)模數(shù)據(jù)操作時，事務(wù)可能會導(dǎo)致延遲增加或資源消耗增大。

基于 docker-compose 來搭建 Mongodb 副本集

首先我們在項目的根目錄下創(chuàng)建一個名為 docker-compose.yml 的文件，并且編寫如下代碼：

version: "3"

services:
  mongodb-primary:
    image: mongo:latest
    container_name: mongodb-primary
    ports:
      - "27017:27017"
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: moment
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: moment
    volumes:
      - ./mongo-keyfile:/opt/keyfile/mongo-keyfile
    command: mongod --replSet rs0 --auth --keyFile /opt/keyfile/mongo-keyfile
    networks:
      - my-network

  mongodb-secondary:
    image: mongo:latest
    container_name: mongodb-secondary
    depends_on:
      - mongodb-primary
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: moment
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: moment
    volumes:
      - ./mongo-keyfile:/opt/keyfile/mongo-keyfile
    command: mongod --replSet rs0 --auth --keyFile /opt/keyfile/mongo-keyfile
    networks:
      - my-network

  mongodb-arbiter:
    image: mongo:latest
    container_name: mongodb-arbiter
    depends_on:
      - mongodb-primary
    environment:
      MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME: moment
      MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD: moment
    volumes:
      - ./mongo-keyfile:/opt/keyfile/mongo-keyfile
    command: mongod --replSet rs0 --auth --keyFile /opt/keyfile/mongo-keyfile --oplogSize 128
    networks:
      - my-network

networks:
  my-network:
    driver: bridge

在上面的這些配置中，我們定義了三個服務(wù)：mongodb-primary、mongodb-secondary 和 mongodb-arbiter。這三個服務(wù)共同構(gòu)成了一個 MongoDB 副本集。

• mongodb-primary: 這是副本集的主節(jié)點。它負(fù)責(zé)處理所有的寫操作，并將數(shù)據(jù)更改復(fù)制到次節(jié)點。

• mongodb-secondary: 這是副本集的次節(jié)點。它從主節(jié)點復(fù)制數(shù)據(jù)，并可以在主節(jié)點不可用時被選舉為新的主節(jié)點。

• mongodb-arbiter: 仲裁者節(jié)點不持有數(shù)據(jù)，它的作用是在主節(jié)點故障時參與選舉新的主節(jié)點。它存在是為了在有偶數(shù)個數(shù)據(jù)持有節(jié)點時提供投票機制，確保總是能夠選出一個主節(jié)點。

除了這些內(nèi)容之外，還有一些關(guān)鍵配置項：

• image: 指定使用的 Docker 鏡像，這里使用的是最新版的 MongoDB 官方鏡像。

• container_name: 為每個容器指定一個名字，如 mongodb-primary。

• ports: 將容器內(nèi)的 27017 端口映射到宿主機的 27017 端口上，使得可以從宿主機訪問 MongoDB 服務(wù)。

• environment: 設(shè)置環(huán)境變量，包括 MONGO_INITDB_ROOT_USERNAME 和 MONGO_INITDB_ROOT_PASSWORD，這些變量將被用來創(chuàng)建一個具有 root 權(quán)限的用戶。

• volumes: 將宿主機上的密鑰文件 mongo-keyfile 掛載到容器內(nèi)的/opt/keyfile/mongo-keyfile。這個密鑰文件用于副本集成員之間的認(rèn)證。

• command: 容器啟動時執(zhí)行的命令。這里啟動了 MongoDB 服務(wù)，并通過一系列參數(shù)配置了副本集、認(rèn)證和密鑰文件。

• networks: 指定容器連接的網(wǎng)絡(luò)。這里定義了一個名為 my-network 的自定義網(wǎng)絡(luò)，確保容器之間能夠相互通信。

• depends_on: 對于次節(jié)點和仲裁者節(jié)點，這個選項指定了它們啟動的依賴關(guān)系，確保它們在主節(jié)點啟動后再啟動。

這些配置完成之后，我們繼續(xù)在 docker-compose.yml 當(dāng)前文件目錄下繼續(xù)執(zhí)行一個命令：

openssl rand -base64 756 > mongo-keyfile

在上面的這些命令中，它將生成一個 1024 位左右的 Base64 編碼的隨機密鑰，并將其保存到名為 mongo-keyfile 的文件中。這個文件隨后可以被 MongoDB 的副本集配置用作認(rèn)證密鑰。

keyFile 用于內(nèi)部節(jié)點之間的認(rèn)證。所有副本集成員使用這個共享的密鑰進(jìn)行相互認(rèn)證，以確保只有被授權(quán)的節(jié)點可以加入副本集。

最終生成的文件內(nèi)容如下圖所示：

這些命令都執(zhí)行完成之后，我們就可以執(zhí)行 docker-compose up -d 命令來創(chuàng)建和啟動 Mongodb 了。

當(dāng)命令執(zhí)行完成之后，我們可以查看 docker 容器，最終都被創(chuàng)建成功了

接下來我們就要執(zhí)行下一個命令了，該命令的作用是啟動并連接到名為 mongodb-primary 的運行中的 Docker 容器的 bash shell。一旦進(jìn)入，你將能夠直接在容器的命令行界面中執(zhí)行命令，就像在任何標(biāo)準(zhǔn)的 Unix/Linux 命令行界面中一樣：

docker exec -it mongodb-primary bash

命令執(zhí)行成功之后，你會看到這樣的效果：

這個時候我們需要在終端里繼續(xù)執(zhí)行以下命令：

mongosh "mongodb://moment:moment@localhost:27017/?authSource=admin"

這段命令的作用是啟動 MongoDB Shell 并嘗試使用用戶名 moment 和密碼 moment 在本地機器上的默認(rèn)端口 27017 連接到 MongoDB 服務(wù)，并在 admin 數(shù)據(jù)庫上進(jìn)行認(rèn)證

看到這個效果的時候說明我們的數(shù)據(jù)庫已經(jīng)連接成功了。

這個時候我們還差最后一步，繼續(xù)在終端中輸入以下命令：

rs.initiate({
  _id: "rs0",
  members: [
    { _id: 0, host: "mongodb-primary:27017" },
    { _id: 1, host: "mongodb-secondary:27017" },
    { _id: 2, host: "mongodb-arbiter:27017" },
  ],
});

該命令的作用是創(chuàng)建一個名為 rs0 的副本集，其中包含三個成員：一個主節(jié)點、一個次級節(jié)點和一個仲裁者節(jié)點。

當(dāng)命令執(zhí)行完成之后，我們在執(zhí)行 rs.status() 來檢查當(dāng)前實例狀態(tài)，如下圖所示，這樣的結(jié)果表示執(zhí)行成功：

總結(jié)

在本篇文章中，我們學(xué)習(xí)到了如何使用 docker 來創(chuàng)建一個副本集，以及副本集有什么應(yīng)用場景。

以上就是基于docker-compose構(gòu)建Mongodb副本集的示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于docker構(gòu)建Mongodb副本集的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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