MongoDB简介
MongoDB由C++开发，是NoSQL中比较接近关系型数据库的一种。MongoDB中的数据以类似于json的格式存储，性能非常优越，且支持大量的数据存储。但是MongoDB不支持事务性的操作，使得其适用场景受到限制。
MongoDB副本集
MongoDB的数据复制有两种类型：
1）master/slave
2）replica set
第一种为类似于MySQL的主从复制模型，第二种为副本集复制方式。现在主要应用的为副本集复制模型。结构图如下：
一个副本集即为服务于同一数据集的多个MongoDB实例，其中一个为主节点，其余的都为从节点。主节点上能够完成读写操作，从节点仅能用于读操作。主节点需要记录所有改变数据库状态的操作，这些记录保存在oplog中，这个文件存储在local数据库，各个从节点通过此oplog来复制数据并应用于本地，保持本地的数据与主节点的一致。oplog具有幂等性，即无论执行几次其结果一致，这个比mysql的二进制日志更好用。
集群中的各节点还会通过传递心跳信息来检测各自的健康状况。当主节点故障时，多个从节点会触发一次新的选举操作，并选举其中的一个成为新的主节点（通常谁的优先级更高，谁就是新的主节点），心跳信息默认每2秒传递一次。
实现过程
副本集的实现至少需要三个节点，且应该为奇数个节点，可以使用arbiter（仲裁节点）来参与选举。
实验环境：
主节点：192.168.1.132
从节点：192.168.1.139,192.168.1.140
1）安装配置MongoDB
在各个节点上安装MongoDB服务器端需要的rpm包（安装包的下载地址：http://downloads-distro.mongodb.org/repo/redhat/os/）：
[[email protected] mongodb-2.6.5]# yum install -y mongodb-org-server-2.6.5-1.x86_64.rpm mongodb-org-tools-2.6.5-1.x86_64.rpm mongodb-org-shell-2.6.5-1.x86_64.rpm
配置文件信息：
[[email protected] ~]# vim /etc/mongod.conf logpath=/var/log/mongodb/mongod.log logappend=true fork=true dbpath=/mongodb/data pidfilepath=/var/run/mongodb/mongod.pid bind_ip=0.0.0.0 httpinterface=true rest=true replSet=rs0 replIndexPrefetch = _id_only
replSet指定副本集的名称，这个至关重要，这个决定了对应的每一个节点加入的是哪一个副本集的集群。
replIndexPrefetch指定副本集的索引预取，如果有预取功能可以让复制过程更为高效，有3个值none，_id_only，all。none：不预取任何索引，_id_only：预取ID索引，all：预取所有索引。这个预取操作只能定义在从节点上。
在各节点上创建数据存放目录，然后启动服务：
[[email protected] ~]# mkdir -pv /mongodb/data mkdir: created directory `/mongodb‘ mkdir: created directory `/mongodb/data‘ [[email protected] ~]# chown -R mongod.mongod /mongodb [[email protected] ~]# service mongod start Starting mongod: [ OK ]
2）配置集群的成员
查看集群信息（此时没有任何节点）
[[email protected] ~]# mongo --host 192.168.1.132
MongoDB shell version: 2.6.5
connecting to: 192.168.1.132:27017/test
> rs.status()
{
"startupStatus" : 3,
"info" : "run rs.initiate(...) if not yet done for the set",
"ok" : 0,
"errmsg" : "can‘t get local.system.replset config from self or any seed (EMPTYCONFIG)"
}
添加集群成员，首先配置cfg定义集群信息，然后执行rs.initiate(cfg)完成节点的添加。在定义集群时，需要指定每一个节点的属性信息，例如_id，host。还有很多属性字段，常见的有priority，votes，arbiterOnly..... 具体的信息可以参考官方网站http://docs.mongodb.org/manual/reference/command/replSetGetConfig/#replsetgetconfig-output。
> cfg={_id:‘rs0‘,members:[
... ... {_id:0,host:‘192.168.1.132:27017‘},
... ... {_id:1,host:‘192.168.1.139:27017‘},
... ... {_id:2,host:‘192.168.1.140:27017‘}]
... ... }
{
"_id" : "rs0",
"members" : [
{
"_id" : 0,
"host" : "192.168.1.132:27017"
},
{
"_id" : 1,
"host" : "192.168.1.139:27017"
},
{
"_id" : 2,
"host" : "192.168.1.140:27017"
}
]
}
#################################
> rs.initiate(cfg)
{
"info" : "Config now saved locally. Should come online in about a minute.",
"ok" : 1
}
查看各节点的状态信息：
> rs.status()
{
"set" : "rs0",
"date" : ISODate("2015-09-04T23:02:13Z"),
"myState" : 1,
"members" : [ #显示副本集的所有成员信息
{
"_id" : 0, #节点的标识符
"name" : "192.168.1.132:27017", #节点名称
"health" : 1, #节点的健康状态
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY", #该节点为主节点
"uptime" : 1750, #运行时长
"optime" : Timestamp(1441407002, 1), #oplog最后一次操作的时间戳
"optimeDate" : ISODate("2015-09-04T22:50:02Z"), #oplog最后一次操作的时间
"electionTime" : Timestamp(1441407011, 1), #选举时间
"electionDate" : ISODate("2015-09-04T22:50:11Z"), #选举日期
"self" : true #表示是否为当前节点
},
{
"_id" : 1,
"name" : "192.168.1.139:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY", #从节点
"uptime" : 730,
"optime" : Timestamp(1441407002, 1),
"optimeDate" : ISODate("2015-09-04T22:50:02Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2015-09-04T23:02:13Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2015-09-04T23:02:12Z"),
"pingMs" : 0,
"syncingTo" : "192.168.1.132:27017" #指向的主节点
},
{
"_id" : 2,
"name" : "192.168.1.140:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
"uptime" : 730,
"optime" : Timestamp(1441407002, 1),
"optimeDate" : ISODate("2015-09-04T22:50:02Z"),
"lastHeartbeat" : ISODate("2015-09-04T23:02:13Z"),
"lastHeartbeatRecv" : ISODate("2015-09-04T23:02:12Z"),
"pingMs" : 0,
"syncingTo" : "192.168.1.132:27017"
}
],
"ok" : 1
}
在创建副本集时，有3种方式：
1、db.runCommand( { replSetInitiate : <config_object> } )
2、rs.initiate(<config_object>)
3、rs.initiate() #先在其中一个节点上初始化，再通过rs.add添加另外的节点
这里采用的是第二种方式，<config_object>即为上述中的cfg文件，对该文件的修改使用replSetInitiate命令。
3）访问测试
在主节点上添加数据（192.168.1.132）：
rs0:PRIMARY> use student_db
switched to db student_db
rs0:PRIMARY> for (i=1;i<=100000;i++) db.students.insert({name:"student"+i,age:(i%120),address:"china_nb"});
WriteResult({ "nInserted" : 1 })
此时在从节点上访问数据会报如下错误：
rs0:SECONDARY> use student_db
switched to db student_db
rs0:SECONDARY> db.students.findOne()
2015-09-04T19:28:10.730-0400 error: { "$err" : "not master and slaveOk=false", "code" : 13435 } at src/mongo/shell/query.js:131
执行rs.slaveOk()后，数据才可读。
rs0:SECONDARY> rs.slaveOk()
rs0:SECONDARY> db.student.findOne()
null
rs0:SECONDARY> db.students.findOne()
{
"_id" : ObjectId("55ea287ce476f31ac766a383"),
"name" : "student1",
"age" : 1,
"address" : "china_nb"
}
当主节点故障时，从节点会重新投票选举出主节点，继续提供服务，避免单点故障。
主节点上关闭服务：
[[email protected] ~]# service mongod stop Stopping mongod: [ OK ]
从节点上查看状态信息：
rs0:SECONDARY> rs.status()
{
"set" : "rs0",
"date" : ISODate("2015-09-04T23:31:49Z"),
"myState" : 1,
"members" : [
{
"_id" : 0,
"name" : "192.168.1.132:27017",
"health" : 0, #主节点已经下线
"state" : 8,
"stateStr" : "(not reachable/healthy)",
................
},
{
"_id" : 1,
"name" : "192.168.1.139:27017",
"health" : 1,
"state" : 1,
"stateStr" : "PRIMARY", #新选出的主节点
............
},
{
"_id" : 2,
"name" : "192.168.1.140:27017",
"health" : 1,
"state" : 2,
"stateStr" : "SECONDARY",
.........
}
],
"ok" : 1
}
可以看到原来的主节点已经下线（health为0），重新选举的主节点为192.168.1.139。可以通过rs.isMaster()查看当前节点是否为主节点。
4）添加一个从节点
数据库运行一段时间后，可能需要再次添加节点来分散压力。通过rs.add命令添加从节点。添加完成后，该节点需要和主节点同步数据，同步过程有3个步骤：
1、初始同步(initial sync)
2、回滚后追赶(post-rollback catch-up)
3、切分块迁移(sharding chunk migrations)
添加从节点（在主节点上）：
rs0:PRIMARY> rs.add("192.168.1.138")
{ "ok" : 1 }
查看状态：
{
"_id" : 2,
"name" : "192.168.1.127:27017",
"health" : 1,
.....................
"lastHeartbeatMessage" : "still initializing" #正在初始化
}
#######################
{
"_id" : 1,
"name" : "192.168.1.138:27017",
"health" : 1,
........
"lastHeartbeatMessage" : "initial sync need a member to be primary or secondary to do our initial sync" #同步数据
}
#######################
{
"_id" : 1,
"name" : "192.168.1.138:27017",
"health" : 1,
........
"syncingTo" : "node1.xiaoxiao.com:27017" #同步完成
}
执行rs.slaveOk()后，即可实现访问。
5）更改某个节点的优先级
若某个从节点的硬件配置不错，可以对应的调高其优先级，使其在选举过程中能够优先被选举为主节点。例如设置第3个节点的优先级为2（默认均为1），过程如下：
rs0:PRIMARY> cfg=rs.conf()
rs0:PRIMARY> cfg.members[2].priority=2 #节点的标识符为2
rs0:PRIMARY> rs.reconfig(cfg) #更新配置
################
rs0:SECONDARY> rs.config()
{
................
{
"_id" : 2,
"host" : "192.168.1.140:27017",
"priority" : 2 #对应优先级
}
]
}
此时会立刻进行选举，优先级最高的为主节点，如下图所示：
MongoDB数据分片