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參考：
https://www.cnblogs.com/kevingrace/p/7881496.html
http://www.lxweimin.com/p/f9f1454f251f

一、介紹

MongoDB復(fù)制集是一個帶有故障轉(zhuǎn)移的主從集群。是從現(xiàn)有的主從模式演變而來，增加了自動故障轉(zhuǎn)移和節(jié)點(diǎn)成員自動恢復(fù)。MongoDB復(fù)制集模式中沒有固定的主節(jié)點(diǎn)，在啟動后，多個服務(wù)節(jié)點(diǎn)間將自動選舉產(chǎn)生一個主節(jié)點(diǎn)。該主節(jié)點(diǎn)被稱為primary，一個或多個從節(jié)點(diǎn)被稱為secondaries。primary節(jié)點(diǎn)基本上就是master結(jié)點(diǎn)，不同之處在于primary結(jié)點(diǎn)在不同時間可能是不同的服務(wù)器。如果當(dāng)前的主結(jié)點(diǎn)失效了，復(fù)制集中的其余結(jié)點(diǎn)將會試圖選出一個新的主結(jié)點(diǎn)。

MongoDB復(fù)制集模式的好處：

一切自動化。首先，復(fù)制集模式本身做了大量的管理工作，自動管理從節(jié)點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)不會不一致。
主節(jié)點(diǎn)掛掉后，會自動判斷集群中的服務(wù)器并進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移，推舉新的主節(jié)點(diǎn)。
一個復(fù)制集集群支持1-7臺服務(wù)器，在一個復(fù)制集中各個服務(wù)器數(shù)據(jù)保持完全一致。

在一個MongoDB復(fù)制集集群中，各個服務(wù)器有以下幾種狀態(tài)：

Primary 主節(jié)點(diǎn)，一個復(fù)制集有且僅有一臺服務(wù)器處于Primary狀態(tài)，只有主節(jié)點(diǎn)才對外提供讀寫服務(wù)。如果主節(jié)點(diǎn)掛掉，復(fù)制集將投票選出一個備節(jié)點(diǎn)成為新的主節(jié)點(diǎn)。
Secondary 備用節(jié)點(diǎn)，復(fù)制集允許有多臺Secondary，每個備用節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)是完全同步的。Recovering 恢復(fù)中，當(dāng)復(fù)制集中某臺服務(wù)器掛掉或者掉線后數(shù)據(jù)無法同步，重新恢復(fù)服務(wù)后從其他成員復(fù)制數(shù)據(jù)，這時就處于恢復(fù)過程，數(shù)據(jù)同步后，該節(jié)點(diǎn)又回到備用狀態(tài)。
Arbiter 仲裁節(jié)點(diǎn)，該類節(jié)點(diǎn)可以不用單獨(dú)存在，如果配置為仲裁節(jié)點(diǎn)，就主要負(fù)責(zé)在復(fù)本集中監(jiān)控其他節(jié)點(diǎn)狀態(tài)，投票選出主節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)將不會用于存放數(shù)據(jù)。如果沒有仲裁節(jié)點(diǎn)，那么投票工作將由所有節(jié)點(diǎn)共同進(jìn)行。
Down 無效節(jié)點(diǎn)，當(dāng)服務(wù)器掛掉或掉線時就會處于該狀態(tài)。復(fù)制集的從節(jié)點(diǎn)讀請求，也是在各個Driver層設(shè)置slaveOk的值來實(shí)現(xiàn)的。

如上介紹所知，mongodb中的復(fù)制可以在多臺服務(wù)器中同步數(shù)據(jù)。復(fù)制提供了冗余和增加了數(shù)據(jù)的高可用性，防止單個節(jié)點(diǎn)易丟失數(shù)據(jù)的可能性，也可以用來進(jìn)行讀寫分離提高客戶端操作性能。復(fù)制集中各節(jié)點(diǎn)的mongodb實(shí)例有相同的數(shù)據(jù)集副本。主節(jié)點(diǎn)可以接收客戶端所有寫操作記錄到日志中，從庫復(fù)制主庫的操作日志記錄應(yīng)用到其數(shù)據(jù)庫中。一個客戶端只能有一個主節(jié)點(diǎn)，如果主節(jié)點(diǎn)不可用（10秒內(nèi)無法連接），復(fù)制集中將選一個成員節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)。MongoDB主備+仲裁的基本結(jié)構(gòu)如下：

原理圖

主節(jié)點(diǎn)（Primary）
在復(fù)制集中，主節(jié)點(diǎn)是唯一能夠接收寫請求的節(jié)點(diǎn)。MongoDB在主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行寫操作，并將這些操作記錄到主節(jié)點(diǎn)的oplog中。而從節(jié)點(diǎn)將會從oplog復(fù)制到其本機(jī)，并將這些操作應(yīng)用到自己的數(shù)據(jù)集上。（復(fù)制集最多只能擁有一個主節(jié)點(diǎn)）
從節(jié)點(diǎn)（Secondaries）
從節(jié)點(diǎn)通過應(yīng)用主節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)變動操作來保持其數(shù)據(jù)集與主節(jié)點(diǎn)一致。從節(jié)點(diǎn)也可以通過增加額外參數(shù)配置來對應(yīng)特殊需求。例如，從節(jié)點(diǎn)可以是non-voting或是priority 0.
仲裁節(jié)點(diǎn)（ARBITER）
仲裁節(jié)點(diǎn)即投票節(jié)點(diǎn)，其本身并不包含數(shù)據(jù)集，且也無法晉升為主節(jié)點(diǎn)。但是，旦當(dāng)前的主節(jié)點(diǎn)不可用時，投票節(jié)點(diǎn)就會參與到新的主節(jié)點(diǎn)選舉的投票中。仲裁節(jié)點(diǎn)使用最小的資源并且不要求硬件設(shè)備。投票節(jié)點(diǎn)的存在使得復(fù)制集可以以偶數(shù)個節(jié)點(diǎn)存在，而無需為復(fù)制集再新增節(jié)點(diǎn) 不要將投票節(jié)點(diǎn)運(yùn)行在復(fù)制集的主節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn)機(jī)器上。投票節(jié)點(diǎn)與其他復(fù)制集節(jié)點(diǎn)的交流僅有：選舉過程中的投票，心跳檢測和配置數(shù)據(jù)。這些交互都是不加密的。

心跳檢測
復(fù)制集成員每兩秒向復(fù)制集中其他成員進(jìn)行心跳檢測。如果某個節(jié)點(diǎn)在10秒內(nèi)沒有返回，那么它將被標(biāo)記為不可用。

二、安裝

1.下載mongodb
https://www.mongodb.com/download-center/community
選擇版本，本例選擇最新4.2.3,服務(wù)器上用wget下載

wget https://fastdl.mongodb.org/linux/mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.3.tgz

2.配置

解壓

tar -xzvf mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.3.tgz

重命名為

mv mongodb-linux-x86_64-rhel70-4.2.3/ mongodb

在mongodb目錄新建data logs conf文件夾

cd mongodb
mkdir data logs conf

conf中新建配置文件

vi conf/mongodb.conf
#內(nèi)容如下：
systemLog:
    destination: file
    path: "/home/cluster/mongodb/logs/mongod.log"
    logAppend: true
storage:
    dbPath: "/home/cluster/mongodb/data"
    journal:
        enabled: true
processManagement:
    fork: true  # fork and run in background
    timeZoneInfo: /usr/share/zoneinfo
net:
    bindIp: 192.168.62.15
    port: 28017
replication:
    oplogSizeMB: 1024
    replSetName: rs0

3.添加用戶環(huán)境變量

vi .bash_profile
#文件末尾加上
export PATH=$PATH:/home/cluster/mongodb/bin

4.注冊為系統(tǒng)服務(wù)

vi /lib/systemd/system/mongodb.service 
#內(nèi)容如下：
[Unit]
Description=MongoDB Database Server
Documentation=https://docs.mongodb.org/manual
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target

[Service]
Type=forking
User=cluster
Group=cluster
ExecStart=/home/cluster/mongodb/bin/mongod --config /home/cluster/mongodb/conf/mongodb.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/home/cluster/mongodb/bin/mongod --config /home/cluster/mongodb/conf/mongodb.conf --shutdown
PrivateTmp=true  

[Install]
WantedBy=multi-user.target

三、啟動

#關(guān)閉mongodb
mongod -f /home/cluster/mongodb/conf/mongodb.conf --shutdown
#使用配置文件啟動mongodb
mongod -f /home/cluster/mongodb/conf/mongodb.conf

systemctl start mongodb.service
systemctl stop mongodb.service

四、配置集群

192.168.62.37    Primary
192.168.62.15    Secondary
192.168.62.95    Arbiter

#連接主節(jié)點(diǎn)
mongo 192.168.62.15:28037
#初始化集群
rs.initiate({_id: "rs0",members: [{ _id: 0 , host: "192.168.62.37:28017" }]})
#添加副節(jié)點(diǎn)
rs.add("192.168.62.15:28017")
#添加仲裁節(jié)點(diǎn)
rs.addArb("192.168.62.95:28017")

#查看狀態(tài)
rs0:PRIMARY> rs.status();
{
        "set" : "rs0",
        "date" : ISODate("2020-03-23T09:22:37.763Z"),
        "myState" : 1,
        "term" : NumberLong(5),
        "syncingTo" : "",
        "syncSourceHost" : "",
        "syncSourceId" : -1,
        "heartbeatIntervalMillis" : NumberLong(2000),
        "majorityVoteCount" : 2,
        "writeMajorityCount" : 2,
        "optimes" : {
                "lastCommittedOpTime" : {
                        "ts" : Timestamp(1584955352, 1),
                        "t" : NumberLong(5)
                },
                "lastCommittedWallTime" : ISODate("2020-03-23T09:22:32.126Z"),
                "readConcernMajorityOpTime" : {
                        "ts" : Timestamp(1584955352, 1),
                        "t" : NumberLong(5)
                },
                "readConcernMajorityWallTime" : ISODate("2020-03-23T09:22:32.126Z"),
                "appliedOpTime" : {
                        "ts" : Timestamp(1584955352, 1),
                        "t" : NumberLong(5)
                },
                "durableOpTime" : {
                        "ts" : Timestamp(1584955352, 1),
                        "t" : NumberLong(5)
                },
                "lastAppliedWallTime" : ISODate("2020-03-23T09:22:32.126Z"),
                "lastDurableWallTime" : ISODate("2020-03-23T09:22:32.126Z")
        },
        "lastStableRecoveryTimestamp" : Timestamp(1584955322, 1),
        "lastStableCheckpointTimestamp" : Timestamp(1584955322, 1),
        "electionCandidateMetrics" : {
                "lastElectionReason" : "electionTimeout",
                "lastElectionDate" : ISODate("2020-03-23T09:11:51.967Z"),
                "electionTerm" : NumberLong(5),
                "lastCommittedOpTimeAtElection" : {
                        "ts" : Timestamp(1584954671, 1),
                        "t" : NumberLong(3)
                },
                "lastSeenOpTimeAtElection" : {
                        "ts" : Timestamp(1584954671, 1),
                        "t" : NumberLong(3)
                },
                "numVotesNeeded" : 2,
                "priorityAtElection" : 1,
                "electionTimeoutMillis" : NumberLong(10000),
                "numCatchUpOps" : NumberLong(0),
                "newTermStartDate" : ISODate("2020-03-23T09:11:52.111Z"),
                "wMajorityWriteAvailabilityDate" : ISODate("2020-03-23T09:14:02.372Z")
        },
        "members" : [
                {
                        "_id" : 0,
                        "name" : "192.168.62.37:28017",
                        "health" : 1,
                        "state" : 1,
                        "stateStr" : "PRIMARY",
                        "uptime" : 755,
                        "optime" : {
                                "ts" : Timestamp(1584955352, 1),
                                "t" : NumberLong(5)
                        },
                        "optimeDate" : ISODate("2020-03-23T09:22:32Z"),
                        "syncingTo" : "",
                        "syncSourceHost" : "",
                        "syncSourceId" : -1,
                        "infoMessage" : "",
                        "electionTime" : Timestamp(1584954711, 1),
                        "electionDate" : ISODate("2020-03-23T09:11:51Z"),
                        "configVersion" : 3,
                        "self" : true,
                        "lastHeartbeatMessage" : ""
                },
                {
                        "_id" : 1,
                        "name" : "192.168.62.15:28017",
                        "health" : 1,
                        "state" : 2,
                        "stateStr" : "SECONDARY",
                        "uptime" : 515,
                        "optime" : {
                                "ts" : Timestamp(1584955352, 1),
                                "t" : NumberLong(5)
                        },
                        "optimeDurable" : {
                                "ts" : Timestamp(1584955352, 1),
                                "t" : NumberLong(5)
                        },
                        "optimeDate" : ISODate("2020-03-23T09:22:32Z"),
                        "optimeDurableDate" : ISODate("2020-03-23T09:22:32Z"),
                        "lastHeartbeat" : ISODate("2020-03-23T09:22:36.033Z"),
                        "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2020-03-23T09:22:36.372Z"),
                        "pingMs" : NumberLong(0),
                        "lastHeartbeatMessage" : "",
                        "syncingTo" : "192.168.62.37:28017",
                        "syncSourceHost" : "192.168.62.37:28017",
                        "syncSourceId" : 0,
                        "infoMessage" : "",
                        "configVersion" : 3
                },
                {
                        "_id" : 2,
                        "name" : "192.168.62.95:28017",
                        "health" : 1,
                        "state" : 7,
                        "stateStr" : "ARBITER",
                        "uptime" : 753,
                        "lastHeartbeat" : ISODate("2020-03-23T09:22:35.972Z"),
                        "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2020-03-23T09:22:36.371Z"),
                        "pingMs" : NumberLong(0),
                        "lastHeartbeatMessage" : "",
                        "syncingTo" : "",
                        "syncSourceHost" : "",
                        "syncSourceId" : -1,
                        "infoMessage" : "",
                        "configVersion" : 3
                }
        ],
        "ok" : 1,
        "$clusterTime" : {
                "clusterTime" : Timestamp(1584955352, 1),
                "signature" : {
                        "hash" : BinData(0,"AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA="),
                        "keyId" : NumberLong(0)
                }
        },
        "operationTime" : Timestamp(1584955352, 1)
}

五、開啟驗證

在副本集內(nèi)成員之間需要用keyFile認(rèn)證，集群所有mongod和mongos實(shí)例使用內(nèi)容相同的keyFile文件；由于啟用了認(rèn)證，需要建立一個管理員帳號，才能從遠(yuǎn)程登錄。建立管理員帳戶，利用管理員賬戶從遠(yuǎn)程登錄后，需要建立一個可以操作某個數(shù)據(jù)庫的用戶，客戶端就用這個用戶訪問數(shù)據(jù)庫。

1.建立管理員賬戶

use admin

db.createUser({
 user:"root",
 pwd:"123456",
 roles: [ { role: "root",db:"admin"}]
})

db.auth("root","123456")//認(rèn)證該用戶

2.用openssl生成keyFile認(rèn)證文件

openssl rand -base64 700 > mdb-keyfile.jks
#長度不能太長，否則會報如下錯誤，此處定義700長度：
#security key in /home/cluster/mongodb/conf/mdb-keyfile.jks has length 1368, must be between 6 and 1024 chars

3.更改keyfile權(quán)限

chmod 600 mdb-keyfile.jks

4.拷貝到其他主機(jī)

scp -P 22 mdb-keyfile.jks cluster@192.168.62.95:/home/cluster/mongodb/conf
scp -P 22 mdb-keyfile.jks cluster@192.168.62.37:/home/cluster/mongodb/conf

5.配置mongodb.conf文件開啟auth認(rèn)證

#配置文件增加：
security:
  authorization: enabled
  keyFile: /home/cluster/mongodb/conf/mdb-keyfile.jks

6.登陸

mongo 192.168.62.37:28017/admin -u root -p 123456
mongo 192.168.62.15:28017/admin -u root -p 123456

7.連接字符串

mongodb://192.168.62.37:28017,192.168.62.15:28017/?replicaSet=rs0

六、常用操作語句

show dbs;顯示所有存在的數(shù)據(jù)庫
use test;進(jìn)入數(shù)據(jù)庫
db;顯示當(dāng)前所在數(shù)據(jù)庫
show collections;顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)庫所有集合
//向當(dāng)前數(shù)據(jù)庫,students集合中插入一個學(xué)生文檔
db.students.insert({"name":"孫悟空","age":18,"sex":"男"});
//向當(dāng)前數(shù)據(jù)庫,students集合中插入多個學(xué)生文檔
db.students.insert([{"name":"紫霞","age":16,"sex":"女"},{"name":"牛魔","age":23,"sex":"男"}]);
db.students.find();查詢當(dāng)前數(shù)據(jù)庫,students集合中所有的文檔
db.students.find({"sex":"男"});查詢當(dāng)前數(shù)據(jù)庫,students集合中符合條件的文檔
db.students.find({"name":/牛/});模糊查詢
db.students.find().count();查詢當(dāng)前數(shù)據(jù)庫,students集合中所有的文檔的總數(shù)
db.students.find().sort({"age":1});根據(jù)字段排序，1正序  -1倒序
db.students.update({"name":"牛魔"}, {$set:{"name":"牛魔魔"}});部分字段更新,默認(rèn)只修改一條記錄
db.students.updateMany({"sex":"男"}, {$set:{"sex":"男生"}});部分字段更新,修改多條記錄
db.students.remove({"name":"牛魔魔"});刪除符合條件的文檔
db.students.drop();刪除當(dāng)前集合
db.dropDatabase();刪除當(dāng)前數(shù)據(jù)庫

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二、安裝

三、啟動

四、配置集群

五、開啟驗證

六、常用操作語句

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