MongoDB中的集群(Replica Set)

1.集群的目的
实现高可用性。那么集群是如何实现高可用性的呢
主要原因有两个
1）当主节点挂掉的时候，如果此时任何一个secondary的数据没有从primary复制完(即secondary和primary数据不同步)会发生回滚，如果其中一个secondary已经完成了数据复制在primary挂掉之前，并且和其他secondary通信良好，不会发生数据回滚，因为secondary之间可以通过heartbeat读取oplog
mongodb会对回滚的数据进行一个收集，回滚的数据会被保存在/dbPath/rollback目录下一个叫<database>.<collection>.<timestamp>的bson文件下，对这些回滚数据的处理需要人为干涉，DBA可以通过bsondump查看记录回滚数据的back文件
MongoDB会努力去避免回滚，数据回滚的主要原因是网络分区。将write concern从默认的{w:1}改为{w:majority}，只有secondary复制完primary的数据时，才会返回给客户端写成功的提示(nInsert或者objectId)来避免回滚的发生。
PayAttention：由于客户端的write concern为local或available，在数据回滚前，客户端还能读取到回滚数据
回滚的数据大小是受限的，最多为300兆，超过300兆，log会出现

[replica set sync] replSet syncThread: 13410 replSet too much data to roll back

超过300兆时，直接保存数据或强制成员执行初始同步。要强制执行初始同步，请通过删除需要较大回滚的成员的dbPath目录的内容来同步集中的“当前”成员。
2）自动故障转移。即当主节点挂掉的时候自动选举出一个主节点，不需要人为干预，而在mysql中就需要人为干预

2.集群的架构
存在arbiter

架构a

不存在arbiter

架构b

集群中都存在主节点和副节点
arbiter一般会出现在集群数量为偶数的情形下，这样可以保证能够重新选举出主节点

3.集群的好处
1)数据可恢复
2)异步复制
发生在从主节点更新数据到副节点时，副节点更新数据时，客户端仍能从这个节点读取数据。
优点：提高读取效率
缺点：可能读取不到当前最新数据
3)自动故障转移
自动故障转移说简单一点就是当主节点挂掉的时候(10s钟不和副节点进行通信时)，就会重新选举出一个主节点。重新选举一个主节点分为两步：a.申明当前主节点不可用 b.选举出新的主节点
在选举过程中，集群中没有主节点，，客户端只能读不能写。在mongodb3.2中进行了优化，缩短了选举时间
4)提高读效率
如果客户端有多个读请求，可以将多个请求发送给不同的节点
5)读可选
可以选择从主节点读取数据 ，也可以副节点读取数据

4.集群中的成员
1)Replica Set Primary
有且仅有一个
既能读又能写，并且只有primary才能写
默认应用从primary读取数据
主节点在有些情况下可以变成为副节点

If a majority of the replica set is inaccessible or unavailable to
the current primary, the primary will step down and become a 

不是很懂这描述的到底是怎样的一种特殊情况
secondary.
2)Replica Set Secondary
在一个集群中可以有多个secondary
只能读不能写
如果想从secondary读取数据，需要做额外的配置
如果主节点挂掉了通过选举可以成为主节点

secondary的配置
a.priority:0
如果一个secondary的配置文件中设置priority:0，则这个节点不能被选举成为主节点，并且不能触发选举，但是可以参与选举
b.hidden:true
如果一个secondary的配置文件中设置hidden:true，则这个secondary对客户端是不可见的，并且一定配置了priority:0
客户端的读请求不会被分发给hidden:true的节点，利用这个特性可以使这个节点专门用来数据备份或者报告，因为其traffic相对较少和其他secondary相比
关于备份：如果使用MMAPv1/WiredTiger存储引擎，备份时可以使用db.fsyncLock()和db.fsyncUnLock()操作停止隐藏成员，在备份期间刷新所有写入并锁定mongod实例，这样能够保证那个时间点锁住的数据一定是最新的
c.slaveDelay:time
通过配置slaveDelay:time可以使当前节点数据是晚于或早于主节点数据的一个快照，并且一定配置了priority:0和hidden:true
应用：作为rolling back,当人为操作失误，比如删除数据库、集合，不成功的应用升级，可以通过这个备份进行恢复
配置文件：

{
   "_id" : <num>,
   "host" : <hostname:port>,
   "priority" : 0,
   "slaveDelay" : <seconds>,
   "hidden" : true
}

3)Replica Set Arbiter
不存放数据，仅仅是用来重新选举主节点，并且永远只能是arbiter，不可能成为主节点或者副节点
安全：当使用授权认证时，arbiter和其他节点通过交换进行认证，因为arbiter不存储数据，所以是通过localhost进行认证的
默认具有priority:0的配置

5.Oplog
Oplog(operations log)作用：保持主节点上(primary)的回滚记录，回滚记录个人理解就是改变数据库数据的操作，比如插入、删除、更新等，副节点通过读取Oplog异步达到和主节点同步
为了便于复制，所有secondary可以通过Heartbeat(ping)发送给其他成员，这样可以从其他secondary读取Oplog
终于知道了架构中Heartbeat的作用

nice

Oplog默认大小足够用了
如果已经启动了一个副集群，可以以管理员的身份运行replSetResizeOplog动态的设置Oplog的大小，并且不会重启mongo实例。如果mongo实例未创建oplog，则可以通过oplogSizeMB指定oplog的大小
如何查看oplog的状态:rs.printReplicationInfo()

6.影响选举结果的因素
1）复制选举协议
mongodb3.2版本中，引入复制协议版本，减少故障自动转移时间并且加速检测多个同时发生的基本事件(？？？)
2）heartbeats
3）副节点的优先级(member priority)
4）loss of a data center
5）network partition
6）vetoes in elections