MongoDB复制选举原理及复制集管理

Posted 2020-12-04

MongoDB复制集的选举原理

MongoDB复制的原理

MongoDB的复制是基于操作日志oplog，相当于mysql中的二进制日志，只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从节点的过程。

MongoDB选举的原理

MongoDB的节点分为三种类型，分别为标准节点（host）、被动节点（passive）和仲裁节点（arbiter）

• 只有标准节点才有可能被选举为活跃节点（主节点），拥有选举权。被动节点有完整副本，不可能成为活跃节点，具有选举权。仲裁节点不复制数据，不可能成为活跃节点，只有选举权。说白了就是只有标准节点才有可能被选举为主节点，即使在一个复制集中说有的标准节点都宕机，被动节点和仲裁节点也不会成为主节点。后续有示例演示验证。
• 标准节点与被动节点的区别：priority值高者是标准节点，低者则为被动节点
• 选举规则是票数高的获胜，priority是优先权0~1000的值，相当于额外增加0~1000的票数。选举结果：票数高者获胜；若票数相同，数据新者获胜。

MongoDB复制集节点间选举所示

前文链接
Yum安装MongoDB及数据库管理
配置MongoDB复制集

示例验证复制集选举原理

创建4个实例

创建新实例的path文件和dbpath的文件目录，并为日志文件设置权限

mkdir -p /data/mongodb/logs
//  path目录，因为在安装完成之后就会有一个实例，所以这里我们只需要创建三个实例即可
mkdir -p /data/mongodb/mongo{2,3,4}           //创建dbpath目录
touch /data/mongodb/logs/mongod{2,3,4}.log    //创建日志文件
chmod 777 /data/mongodb/logs/*.log            //为日志文件赋予权限

修改配置文件（/etc/mongod.conf）

path:
dbPath:
  port:
  bindIp:
replication:
  replSetName:      //修改配置文件中这五个项目的值

关闭防火墙及selinux防火墙

systemctl disable firewalld.service
systemctl stop firewalld.service
setenforce 0

启动实例

mongod -f /etc/mongod.conf

配置复制集

创建有四个节点组成的复制集，创建时设置优先级

本次复制集由四个节点组成，分别包括两个标准节点，一个被动节点，一个仲裁节点。

mongo //=进入数据库
chen={"_id":"chenrs","members":[{"_id":0,"host":"172.16.10.29:27017","priority":100},{"_id":1,"host":"172.16.10.29:27018","priority":100},{"_id":2,"host":"172.16.10.29:27019","priority":0},{"_id":3,"host":"172.16.10.29:27020","arbiterOnly":true}]}

初始化复制集

rs.initiate(chen)

查看各节点的的身份

rs.isMaster()

查看oplpog日志

此时对数据库进行一些增删改查的操作，注意在oplog日志中不会记录查询的语句，只会记录对数据库进行更改的语句

use stady                                      //使用stady库
db.abc.insert({"id":1,"name":"zhangsan"})      //向表abc中写入一条数据
db.abc.insert({"id":2,"name":"lisi"})          //再次插入一条数据
db.abc.find()                                  //查看表中内容
db.abc.update({"id":2},{$set:{"name":"jack"}}) //修改表数据
db.abc.remove({"id":1}                         //删除表数据

查看oplog中内容

use local
show collections    //可以看到其中有一个oplog.rs文件
db.oplog.rs.find()  
//由于内容过多，在这里就不展示，查看之后就会发现，没有记录查询的记录，只有记录对数据库做更改的操作

模拟主节点故障

关闭主节点

kill -9 + 进程号                         //关闭主节点
mongod -f /etc/mongod4.conf --shutdown   //关闭主节点
mongo --port 27018
chenrs:PRIMARY> rs.status()      //此时该节点已经成为主节点
{
    "set" : "chenrs",
    "date" : ISODate("2018-07-16T05:30:04.152Z"),
    "myState" : 1,
        ···省略部分内容
    "members" : [
            "_id" : 0,
            "name" : "172.16.10.29:27017",
            "health" : 0,                 //健康值为0，处于非活跃状态
            "state" : 8,
            "stateStr" : "(not reachable/healthy)",
        ···省略部分内容
            "_id" : 1,
            "name" : "172.16.10.29:27018",
            "health" : 1,
            "state" : 1,
            "stateStr" : "PRIMARY",    //此时1为主节点
        ···省略部分内容   
            "_id" : 2,
            "name" : "172.16.10.29:27019",
            "health" : 1,
            "state" : 2,
            "stateStr" : "SECONDARY",
        ···省略部分内容
            "_id" : 3,
            "name" : "172.16.10.29:27020",
            "health" : 1,
            "state" : 7,
            "stateStr" : "ARBITER",
        ···省略部分内容
        ]

模拟另外一个主节点故障

mongod -f /etc/mongod2.conf --shutdown
mongo --port 27019
chenrs:SECONDARY> rs.status()     //仍处于secondary状态
{
    "set" : "chenrs",
    "date" : ISODate("2018-07-16T05:40:09.740Z"),
    "members" : [
        {
            "_id" : 0,
            "name" : "172.16.10.29:27017",
            "health" : 0,
            "state" : 8,
            "stateStr" : "(not reachable/healthy)",
            ···省略部分内容
            "_id" : 1,
            "name" : "172.16.10.29:27018",
            "health" : 0,
            "state" : 8,
            "stateStr" : "(not reachable/healthy)",
        ···省略部分内容
            "_id" : 2,
            "name" : "172.16.10.29:27019",
            "health" : 1,
            "state" : 2,
            "stateStr" : "SECONDARY",          //即使两个标准节点都处于宕机状态，被动节点和仲裁节点也没有成为主节点
        ···省略部分内容
            "_id" : 3,
            "name" : "172.16.10.29:27020",
            "health" : 1,
            "state" : 7,
            "stateStr" : "ARBITER",
        ]
        ···省略部分内容

MongoDB复制集管理

配置允许在从节点读取数据

默认MongoDB复制集的从节点是不能读取数据的，但是可以使用密令来允许能够在从节点读取数据

rs.slaveOk()    //允许从节点能够读取数据

查看复制集状态信息

rs.help 
rs.printReplicationInfo()        //查看oplog日志文件的大小及时间范围
rs.printSlaveReplicationInfo()   //查询节点及节点复制的时间

调整oplog日志文件大小

如果节点属于复制集成员，此时你想要修改oplog的大小是不被允许的，所以要将节点移出复制集想要修改日志文件的默认大小。此时要做的是首先要关闭节点的服务，然后退出复制集

关闭节点服务（属于离线升级）

use admin            //在复制集的从节点上做
db.shutdownServer()  //关闭服务，此时再想登陆该节点则会失败

节点退出复制集

注销掉replication的值和修改port值，将其作为单实例启动

vim /etc/mongod2.conf
#replication:
#  replSetName: chenrs
port： 27028
mongod -f /etc/mongod2.conf   //启动实例，此时该实例不属于复制集

完全备份oplog日志

mongodump --port 27028 --db local --collection ‘oplog.rs‘   //在linux界面操作

删除节点中oplog文件

> use local
> db.oplog.rs.drop()

重建oplog日志

db.runCommand( { create: "oplog.rs", capped: true, size: (2 * 1024 * 1024 * 1024) } )

再次关闭节点服务

use admin
db.shutdownServer() 

将节点加入到复制集

回调参数，同时要加一个参数指定日志文件大小

vim /etc/mongod2.conf
replication:
  replSetName: chenrs
  oplogSizeMB: 2048    //单位为兆
mongod -f /etc/mongod2.conf      //启动实例
mongo -port 27018                //进入实例

查看oplog大小

rs.printReplicationInfo()

对于日志文件大小的更改，只对该节点生效，其他节点仍然是默认值

部署认证复制

创建管理用户

use admin
db.createUser({"user":"root","pwd":"123123","roles":["root"]})

配置密钥验证

为了使其他的节点还能够和主节点进行同步，创建密钥文件使其他节点能够同步

• 创建验证文件

  # cd /usr/bin/
  # echo "chenrs key"> chenrskey1
  # echo "chenrs key"> chenrskey2
  # echo "chenrs key"> chenrskey3
  # echo "chenrs key"> chenrskey4    //密钥内容自定义，但是要保证内容的一致性
  # chmod 600 chenrskey{1..4}        //设置文件权限，不设置在接下来的启动中会报错

• 修改配置文件，开启mongodb的安全验证功能（四个配置文件都要修改，注意内容差异）

  vim /etc/mongod.conf
  security:
  keyFile: /usr/bin/chenrskey1     //每个节点的验证文件不同，要根据不同的节点修改
  clusterAuthMode: keyFile        //认证类型，密钥文件认证

  

• 重启服务

  mongod -f /etc/mongod.conf --shutdown
  mongod -f /etc/mongod.conf              /其他几台的重启方式都相同，重复操作即可

  身份验证登陆（先验证主，再验证从）

  当你直接使用登陆命令登陆系统时，使用show dbs 是不能够查看数据的，此时就需要使用身份验证

  mongo --port 27018
  use admin
  db.auth("root","123123")