mongo db集群故障选举分析

锦惺 · 4 天前

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一、MongoDB集群基础架构

1. 副本集（Replica Set）核心原理

节点角色：
- Primary：唯一可写节点，处理所有写操作和默认读请求
- Secondary：异步复制Primary数据，可配置为只读节点
- Arbiter（可选）：不存储数据，仅参与投票
选举机制：
- 基于Raft协议，需多数节点存活（N/2 +1）才能选出Primary
- 每个节点有1票，Arbiter无数据但有投票权
数据同步：
- 通过Oplog（操作日志）实现异步复制
- 写操作需满足writeConcern级别才返回成功

2. 三节点典型部署

Node1: Primary (投票权=1)
Node2: Secondary (投票权=1)
Node3: Secondary/Arbiter (投票权=1)
多数票数(majority)=2

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二、单节点故障场景分析

1.集群状态变化：

剩余节点：2个节点存活（1主1从或2从）。
选举能力：
- 三节点集群的多数（majority）= 2。
- 剩余2个节点仍能形成多数，触发自动选举。
读写能力：
- 新主节点继续处理写操作（需满足w: majority）。
- 读操作可正常进行（从新主或剩余从节点）。
数据安全：
- 若宕机节点是主节点：已确认的写操作（w: majority）不会丢失。
- 若宕机节点是从节点：主节点继续服务，数据同步暂停直至节点恢复。
恢复流程：
- 自动故障转移（通常30秒内完成）。
- 宕机节点恢复后自动同步增量数据。
选举日志：

2. 故障节点类型

故障节点集群行为影响范围Primary剩余2个Secondary触发选举，30秒内选出新Primary写入中断 last event time[/code]</ul></ul>四、核心机制深度解析

1. 选举触发条件

db.products.insert(
{ item: "card", qty: 15 },
{ writeConcern: { w: "majority", j: true } } // j=true表示持久化到磁盘
)

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2. 数据同步流程

Primary将写操作记录到local.oplog.rs集合
Secondary定期拉取(fetch) Primary的oplog
应用oplog到本地数据集（异步过程）

3. 故障恢复时序

// 在Primary上查看oplog时间窗口
rs.printReplicationInfo()
// 输出示例：oplog first event time -> last event time

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五、生产环境建议

1. 部署优化

跨机房容灾：
1. A[节点检测Primary无响应] --> B[发起选举请求]
2. B --> C{获票数≥majority?}
3. C -->|Yes| D[成为新Primary]
4. C -->|No| E[等待重试]
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优先级配置：
1. 故障检测(10s) → 选举阶段(30s) → 数据同步(依赖网络带宽)
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以下是一个集群配置下的： rs.conf() 配置：
1. 机房A: Primary + Secondary
2. 机房B: Secondary
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2. 监控关键指标

选举相关：
1. // 确保特定节点优先成为Primary
2. cfg = rs.conf()
3. cfg.members[0].priority = 2
4. cfg.members[1].priority = 1
5. rs.reconfig(cfg)
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复制延迟：
1. rs0:PRIMARY> rs.conf()
2. {
3. "_id" : "rs0",
4. "version" : 222935,
5. "protocolVersion" : NumberLong(1),
6. "writeConcernMajorityJournalDefault" : true,
7. "members" : [
8. {
9. "_id" : 0,
10. "host" : "mongo1:27017",
11. "arbiterOnly" : false,
12. "buildIndexes" : true,
13. "hidden" : false,
14. "priority" : 2,
15. "tags" : {
17. },
18. "slaveDelay" : NumberLong(0),
19. "votes" : 1
20. },
21. {
22. "_id" : 1,
23. "host" : "mongo2:27017",
24. "arbiterOnly" : false,
25. "buildIndexes" : true,
26. "hidden" : false,
27. "priority" : 2,
28. "tags" : {
30. },
31. "slaveDelay" : NumberLong(0),
32. "votes" : 1
33. },
34. {
35. "_id" : 2,
36. "host" : "mongo3:27017",
37. "arbiterOnly" : false,
38. "buildIndexes" : true,
39. "hidden" : false,
40. "priority" : 2,
41. "tags" : {
43. },
44. "slaveDelay" : NumberLong(0),
45. "votes" : 1
46. }
47. ],
48. "settings" : {
49. "chainingAllowed" : true,
50. "heartbeatIntervalMillis" : 2000,
51. "heartbeatTimeoutSecs" : 10,
52. "electionTimeoutMillis" : 10000,
53. "catchUpTimeoutMillis" : -1,
54. "catchUpTakeoverDelayMillis" : 30000,
55. "getLastErrorModes" : {
57. },
58. "getLastErrorDefaults" : {
59. "w" : 1,
60. "wtimeout" : 0
61. },
62. "replicaSetId" : ObjectId("67d7f53d2d42a33b47b36ff2")
63. }
64. }
65. rs0:PRIMARY>
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3. 灾难恢复方案

强制恢复单节点集群（极端情况）：
1. mongostat -e "repl_set_name,election_date,term" # 监控选举事件
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六、与传统数据库对比

[table]特性MongoDB副本集MySQL主从复制故障切换自动选举（秒级）需手动提升从库数据一致性最终一致性+可调强度依赖半同步复制配置读写分离原生支持readPreference需中间件实现网络分区容忍优先保证可用性(AP)优先保证一致性(CP)

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