(2)MongoDB副本集自动故障转移原理(含客户端)

本文涉及的产品
云数据库 MongoDB,通用型 2核4GB
简介: 前文我们搭建MongoDB三成员副本集,了解集群基本特性,今天我们围绕下图聊一聊背后的细节。

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默认搭建的副本集均在主节点读写,辅助节点冗余部署,形成高可用和备份,具备自动故障转移能力。


集群心跳保活


集群每个节点以周期性向其他成员发出心跳命令 replSetHeartbeat 来获取状态,

根据应答消息来更新节点的状态,根据最终状态确定是否重选主节点。


默认心跳周期 heartbeatIntervalMillis= 2000ms;

认定Primary节点失联的阈值 electionTimeoutMillis=10s


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异步复制


辅助节点复制主节点的oplog,并将改变应用到数据集,从而保持与主节点数据同步。、


这里有三个知识点:


  • oplog是一个特殊的封顶集合capped collection, 主节点上的operation log会记录在主节点的oplog中,辅助节点异步拷贝这些操作,这样所有的节点的都包含operatin log的一个副本:local.oplog.rs集合


  • 每次异步复制触发的时机是在心跳保活阶段,所有的辅助节点都会在ping阶段从其他成员插入oplog文档。


  • oplog中的每个操作都是冥等的:无论是一次还是多次应用到目标数据集,oplog操作会产生相同的结果


删除和插入操作


若多次应用删除操作,后续删除操作无效果;


若多次应用插入操作,因为每次操作均包含包含_id值,因此它也不会插入文档的第二个副本(因为_id必须是唯一的)


当有新节点加入集群,该节点会启动另一种同步复制:initial sync, 将所有数据从某副本集成员完全拷贝, 复制完成,会过渡为辅助节点。


选举主节点


集群会因为各种事件触发选举主节点


  • 在集群中添加新节点


  • 初始化replica set集群


  • 执行人工运维命令(rs.stepDown()  rs.reconfig())维护集群


  • 辅助节点与主节点失联时间超过默认10s


自动故障转移说的是最后一种情况:


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默认情况下,辅助节点A与主节点心跳失联超过10s,A节点标记主节点不可用;

之后与其他辅助节点心跳保活,沟通各自信息(节点的票数、节点优先级、PingMs等因素)确立出新主节点。


在发生故障转移时,集群不能再执行写入操作;若客户端配置在辅助节点读取(read preference),则集群可继续提供读取能力。


你的应用程序可用重试逻辑应对自动故障转移和后续的重选。


从MongoDB3.6版本开始,MongoDB Driver可侦测主节点的失联,并执行一次重试操作。


tip


适配MongoDB4.2的Driver默认会重试写入操作;


适配Mongodb4.0-3.6的Driver需显式在连接字符串包含retryWrites = true,以确保主节点失联时能重试写入操作。


连接副本集的配置字符串,其中rs0是集群配置文件中 replSetName。


mongodb://account:passward@mongodb0.example.com:27017,mongodb1.example.com:27017,mongodb2.example.com:27017?replicaSet=rs0


OK, 以上便是MongoDB副本集心跳保活、异步复制、自动故障转移的背景知识。



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