前文我們搭建MongoDB三成員副本集，了解集群基本特性，今天我們圍繞下圖聊一聊背后的細節。

默認搭建的副本集均在主節點讀寫，輔助節點冗余部署，形成高可用和備份，具備自動故障轉移能力。

集群心跳保活

集群每個節點以周期性向其他成員發出心跳命令?replSetHeartbeat?來獲取狀態，

根據應答消息來更新節點的狀態，根據最終狀態確定是否重選主節點。

默認心跳周期 heartbeatIntervalMillis= 2000ms；

認定Primary節點失聯的閾值?electionTimeoutMillis=10s

異步復制

輔助節點復制主節點的oplog，并將改變應用到數據集，從而保持與主節點數據同步。

這里有三個知識點：

• oplog是一個特殊的封頂集合capped collection， 主節點上的operation log會記錄在主節點的oplog中，輔助節點異步拷貝這些操作，這樣所有的節點的都包含operatin log的一個副本：local.oplog.rs集合

• 每次異步復制觸發的時機是在心跳保活階段，所有的輔助節點都會在ping階段從其他成員插入oplog文檔。

• oplog中的每個操作都是冥等的：無論是一次還是多次應用到目標數據集，oplog操作會產生相同的結果

刪除和插入操作

若多次應用刪除操作，后續刪除操作無效果；

若多次應用插入操作，因為每次操作均包含包含_id值，因此它也不會插入文檔的第二個副本（因為_id必須是唯一的）。

當有新節點加入集群，該節點會啟動另一種同步復制：initial sync, 將所有數據從某副本集成員完全拷貝， 復制完成，會過渡為輔助節點。

選舉主節點

集群會因為各種事件觸發選舉主節點

• 在集群中添加新節點

• 初始化replica set集群

• 執行人工運維命令（rs.stepDown()? rs.reconfig()）維護集群

• 輔助節點與主節點失聯時間超過默認10s

自動故障轉移說的是最后一種情況：

默認情況下，輔助節點A與主節點心跳失聯超過10s，A節點標記主節點不可用；

之后與其他輔助節點心跳保活，溝通各自信息（節點的票數、節點優先級、PingMs等因素）確立出新主節點。

在發生故障轉移時，集群不能再執行寫入操作；若客戶端配置在輔助節點讀取（read preference），則集群可繼續提供讀取能力。

你的應用程序可用重試邏輯應對自動故障轉移和后續的重選。

從MongoDB3.6版本開始，MongoDB Driver可偵測主節點的失聯，并執行一次重試操作。

tip

適配MongoDB4.2的Driver默認會重試寫入操作；

適配Mongodb4.0-3.6的Driver需顯式在連接字符串包含retryWrites = true，以確保主節點失聯時能重試寫入操作。

連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、異步復制、自動故障轉移的背景知識。

留一個作業？

客戶端連接MongoDB副本集的連接字符串，是一個很普通的IP數組，并未體現主副節點，客戶端是怎么區分主副節點，并向主節點發出寫入指令；更何況副本集主副節點會變化，客戶端如何感知？

點擊下方空白區域查看答案

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「Client? Monitoring」?

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所有符合MongoDB官方規范的Driver都會實現Service Discovery和Monitoring，連接副本集的字符串IP實際是種子成員，Driver會準實時發起指令檢測集群狀態（heartbeatFrequencyMS約定了Driver的檢查間隔），

這與我們在輔助節點觀察到的日志是相呼應的：

+?https://github.com/mongodb/specifications/blob/master/source/server-discovery-and-monitoring/server-discovery-and-monitoring.rst#heartbeatfrequencyms

+?https://docs.mongodb.com/manual/reference/connection-string/#urioption.heartbeatFrequencyMS

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往期精彩回顧

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（1）解鎖MongoDB replica set核心姿勢

ASP.NET Core跨平臺技術內幕

實例解讀Docker Swarm

快到碗里來

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的（2）MongoDB副本集自动故障转移原理（含客户端）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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