MongoDB 复制集 第 二 部 之【选举原理】

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1·复制与选举的原理与验证
2·oplog 日志调整
3·配置复制集的优先级
4·部署认证的复制
5·总结

复制与选举的原理：

上一篇文章搭建了多台实例，部署成复制集，我们能知道复制集的作用，且进行了模拟故障，知道了从节点会主动切换为主节点，那么它是怎么推选出由哪一个从节点担任主节点呢？

MongoDB 复制集的节点是通过选举产生主节点的，下面将介绍复制集节点间选举的过程：

1）复制的原理：

复制是基于操作日志 oplog ，相当于 MySQL 中的二进制日志，只会记录发生改变的记录。复制是将主节点的 oplog 日志同步并应用到其他的从节点的过程。

2）选举的原理：

节点类型分为标准（host）节点、被动（passive）节点和仲裁（arbiter）节点。

（1）只有标准节点肯被选举为活跃节点，由选举权。被动节点由完整副本，不可能成为活跃节点，由选举权。仲裁节点不复制数据，不能成为活跃节点，只有选举权。

（2）标准节点与被动节点的区别：priority 值高者是标准节点，低者为被动节点

（3）选举规则是票数高的获胜，priority 是优先权为 0 ~ 1000 的值，相当于额外增加 0 ~ 1000 的票数。选举结果：票数高的获胜，若票数相同，数据新者获胜。

MongoDB 复制集节点选举如下图：

验证复制集选的举原理

实验说明：CenOS 7.4 上部署好复制集，在上篇文章讲解了复制集的部署，由兴趣的朋友可以去看看：MongoDB 复制集部署，那么这里将直接开始验证复制集选举原理，部署就不再演示。

1）配置复制集的优先级，重新定义复制集的参数：

重新配置4个节点的 MongoDB 复制集，设置两个标准节点，一个被动节点和一个仲裁节点。

[root@localhost ~]# mongo
cfg={"_id":"kgcrs","members":[{"_id":0,"host":"192.168.198.128:27017","priority":100}----（标准节点）,{"_id":1,"host":"192.168.198.128:27018","priority":100}-----（标准节点）,{"_id":2,"host":"192.168.198.128:27019","priority":0}--（被动节点）,{"_id":3,"host":"192.168.198.128:27020","arbiterOnly":true}]}---（仲裁节点）

kgcrs:PRIMARY> rs.reconfig(cfg) -----（从新定义cfg参数）
{
"ok" : 1, -----（定义成功）
"operationTime" : Timestamp(1537079319, 1),
"$clusterTime" : {
"clusterTime" : Timestamp(1537079319, 1),
"signature" : {
"hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
"keyId" : NumberLong(0)
}
}
}

kgcrs:PRIMARY> rs.isMaster() ----（查看状态）

{
"hosts" : [
"192.168.198.128:27017",------（两台标准节点）
"192.168.198.128:27018"
],
"passives" : [
"192.168.198.128:27019"-----（一个被动节点）
],
"arbiters" : [
"192.168.198.128:27020"-----（一个仲裁节点）,
"setName" : "kgcrs",
"setVersion" : 4,
"ismaster" : true,
"secondary" : false,
"primary" : "192.168.198.128:27017",

2）模拟主节点故障，看看另一个标准节点是否会选举成为新的主节点

[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod.conf --shutdown ----（关闭主节点）
[root@localhost ~]# mongo --port 27018 ----（进入任意节点）
kgcrs:SECONDARY> rs.status() -----（查看节点状态）

"_id" : 1,
"name" : "192.168.198.128:27018",
"health" : 1,
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY", ----（切换为主节点）
"uptime" : 3112,
"optime" : {
"ts" : Timestamp(1537081092, 1),
"t" : NumberLong(6)

结论：当主节点为第一个标准节点出现故障后，MongoDB 复制集会选举第二个标准节点为主节点

3）模拟所有标准节点出现故障

[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod.conf --shutdown --（停止第一台标准节点）
[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod2.conf --shutdown --（停止第二台标准节点）

[root@localhost ~]# mongo --port 27019 ---（进入被动节点）
kgcrs:SECONDARY> rs.status() ---（查看节点状态）

"_id" : 2,
        "name" : "192.168.198.128:27019", ----（被动节点）
        "health" : 1,
        "state" : 2, -----（依旧是丛节点）
        "stateStr" : "SECONDARY",
        "uptime" : 302,
        "optime" : {
            "ts" : Timestamp(1537081537, 1),
            "t" : NumberLong(7)
        },
        "optimeDate" : ISODate("2018-09-16T07:05:37Z"),
        "syncingTo" : "",
        "syncSourceHost" : "",
        "syncSourceId" : -1,
        "infoMessage" : "could not find member to sync from",
        "configVersion" : 4,
        "self" : true,
        "lastHeartbeatMessage" : ""

结论：说明无论如何，即使标准节点都出现故障，被动节点都不会成为主节点

kgcrs:SECONDARY> rs.printSlaveReplicationInfo() ---（查看复制集状态）
rs.printReplicationInfo() ----（查看 oplog 日志文件可存储大小）

kgcrs:SECONDARY> rs.printSlaveReplicationInfo()
source: 192.168.198.128:27018
syncedTo: Sun Sep 16 2018 15:15:00 GMT+0800 (CST)
0 secs (0 hrs) behind the primary ----（状态为主）
source: 192.168.198.128:27019
syncedTo: Sun Sep 16 2018 15:15:00 GMT+0800 (CST)
0 secs (0 hrs) behind the primary
kgcrs:SECONDARY> rs.printReplicationInfo()
configured oplog size: 990MB ---（可存储的大小为990M）
log length start to end: 9994secs (2.78hrs)
oplog first event time: Sun Sep 16 2018 12:29:06 GMT+0800 (CST)
oplog last event time: Sun Sep 16 2018 15:15:40 GMT+0800 (CST)
now: Sun Sep 16 2018 15:15:46 GMT+0800 (CST)

更改oplog 日志存储大小

为什么要修改 oplog 日志的大小？
在 MongoDB 复制的过程中，主节点会把操作记录到 oplog 里，就像MySQL 的二进制日志，从节点复制这些oplog ，但是这些操作是异步的，为了避免因为 oplog 的大小问题而使从节点重新做完整的同步，就需要尽量保证主机点的 oplog 足够大。

1） 这里因为是实验，在生产环境中，这个应该部署在前。首先停掉所有的节点，因为这里需要修改配置文件。

[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod.conf --shutdown
killing process with pid: 45106
[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod2.conf --shutdown
killing process with pid: 45322
[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod3.conf --shutdown
killing process with pid: 44788
[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod4.conf --shutdown
killing process with pid: 45193

[root@localhost ~]# vim /etc/mongod.conf ---（修改配置文件）

内容如下
net:
port: 37017 ----（修改端口号）
bindIp: 0.0.0.0 # Listen to local interface only, comment to listen on all interfaces.

#security:

#operationProfiling:

#replication:
#replSetName: kgcrs ----（把复制集都注释掉）

相当于把这台节点踢出复制集，然后重启这台节点服务器。并且进入重新建立日志文件大小

[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod.conf ----（重启节点服务器）
[root@localhost ~]# mongo --port 37017 ---（进入MongoDB ，现在相当于一台独立的服务器）

use local() ---（进入local 数据库中）
db.oplog.rs.drop() ----（删除原有的日志）
db.runCommand({create:"oplog.rs",capped:true,size:(210241024*1024)}) -----从新建立日志文件大小为2G
{ "ok" : 1 }

再次修改主配置文件：

[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod.conf --shutdown ---（关闭服务器）
[root@localhost ~]# vim /etc/mongod.conf ----（修改配置文件）

修改内容如下：
net:
port: 27017
bindIp: 0.0.0.0 # Listen to local interface only, comment to listen on all interfaces.

#security:

#operationProfiling:

replication: ----（去掉注释）
replSetName: kgcrs ----（去掉注释）
oplogSizeMB：2048 ----（必须把这段话加入，格式需要对齐）

再次启动节点服务器，相当于再次添加到复制集中

[root@localhost ~]# mongod -f /etc/mongod.conf ----（重启服务）
[root@localhost ~]# mongo ----（进入服务，再次查看日志大小）

kgcrs:PRIMARY> rs.printReplicationInfo() ---查看日志大小

configured oplog size: 2048MB -----（大小改变为2G）
log length start to end: 1930secs (0.54hrs)
oplog first event time: Sun Sep 16 2018 15:33:30 GMT+0800 (CST)
oplog last event time: Sun Sep 16 2018 16:05:40 GMT+0800 (CST)
now: Sun Sep 16 2018 16:05:46 GMT+0800 (CST)

最好是每个节点都修改，这里就不再演示其他节点。下面是介绍部署认证的复制也就是身份验证，不如MySQL 登陆时都需要密码，可是 MongoDB 登陆时时不需要的，但是为安全，我们需要加上身份验证

kgcrs:PRIMARY> use admin ---（进入admin 数据库）
kgcrs:PRIMARY> db.createUser({"user":"root","pwd":"123","roles":["root"]})
Successfully added user: { "user" : "root", "roles" : [ "root" ] } ----（创建root用户，使用密码123登陆）

[root@localhost ~]# vim /etc/mongod.conf ---（修改配置文件，其他节点都需要修改）

修改内容如下：
security:
keyFile: /usr/bin/kgcrskey1
clusterAuthMode:keyFile

生成4个实例的密钥文件
[root@localhost ~]# cd /usr/bin/
[root@localhost bin]# echo "kgcrs key" > kgcrskey1
[root@localhost bin]# echo "kgcrs key" > kgcrskey2
[root@localhost bin]# echo "kgcrs key" > kgcrskey3
[root@localhost bin]# echo "kgcrs key" > kgcrskey4

修改文件权限，重启所有实例 ----（这里演示一个实例）
[root@localhost bin]# chmod 600 /usr/bin/kgc* ---（修改权限为 600）
[root@localhost bin]# mongod -f /etc/mongod.conf --shutdown ---（重启实列）

这里每个节点都需要修改配置文件、如上操作，然后重启。

验证身份登陆：
[root@localhost bin]# mongo ---（登陆服务器）
kgcrs:PRIMARY> use admin ---（进入admin数据库）
switched to db admin
kgcrs:PRIMARY> db.auth("root","123") ----（使用root身份登陆，登陆密码是:123）
1

总结：

1· MongoDB 的复制是依靠 oplog 日志 ，相当于MySQL 的二进制日志文件，MySQL的备份就需要二进制日志文件，道理相同，它只记录发生改变的记录。将主节点的 oplog 日志同步并应用到其他从节点的过程就是复制

2·节点的类型：标准节点、被动节点和仲裁节点，只有标准节点可能被选举为主节点

3·尽量保证主节点的oplog足够大，能够存放相当长或容量的数据。

MongoDB 复制集 第 二 部 之【选举原理】

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原文地址：http://blog.51cto.com/13746824/2175754