MongoDB 复制集如何实现切换？

Mongodb面试考题 0 44

参考回答

在 MongoDB 中，复制集的切换是指主节点（Primary）与从节点（Secondary）之间的角色变化，通常发生在以下情况：

主节点发生故障：自动触发选举，从节点被选为新的主节点。
手动切换：通过命令强制让主节点降级为从节点，从而切换主节点。

切换通过副本集的自动选举机制实现，无需人工干预，也可以通过手动命令进行控制。

详细讲解与拓展

1. 自动切换

当主节点（Primary）失效时，复制集会自动触发选举，将一个同步状态良好的从节点（Secondary）选为新的主节点。

触发条件：
– 主节点与多数节点失联（如网络问题）。
– 主节点发生硬件或进程故障。
– 主节点无法与从节点心跳通信超过指定时间（默认 10 秒）。

选举规则：
1. 确保副本集中有多数节点存活。
2. 根据节点的优先级（priority）选择新的主节点。
3. 数据最新的节点优先被选为主节点。

自动切换示例：
假设复制集中有三个节点：
– Node1（Primary），
– Node2 和 Node3（Secondary）。

如果 Node1 发生故障，Node2 和 Node3 会通过投票选举一个新的主节点。

2. 手动切换

如果需要手动切换主节点（如维护或升级），可以使用以下方法：

方法 1：`rs.stepDown()`

强制当前主节点降级为从节点，让其他节点选举新的主节点。

语法：

rs.stepDown(timeoutInSeconds)

timeoutInSeconds：当前节点在指定时间内不能重新成为主节点（默认 60 秒）。

示例：

rs.stepDown(30) // 主节点降级为从节点，30 秒内不能重新成为主节点。

注意事项：
– 在执行 rs.stepDown() 之前，确保有足够的存活节点，否则会导致复制集进入无主状态。

方法 2：调整优先级

通过修改节点的优先级，控制哪个节点更可能成为主节点。

示例：
将当前主节点优先级降低，触发切换：

cfg = rs.conf()
cfg.members[0].priority = 0
rs.reconfig(cfg)

将 _id: 0 的节点优先级设置为 0，使其无法成为主节点。

方法 3：强制指定主节点

在维护或特定场景下，可以将某个从节点优先选为主节点：
1. 将目标节点的优先级设置为最高。
2. 触发选举：

“`javascript
rs.stepDown()
“`

3. 切换的常见场景

主节点升级或维护：
- 手动将主节点降级，完成维护后重新加入复制集。
负载优化：
- 在高负载场景下，切换到性能更好的节点。
故障恢复：
- 主节点发生故障后，复制集会自动切换，确保服务高可用性。

4. 切换的监控与验证

查看副本集状态

通过以下命令查看当前复制集的状态：

rs.status()

返回结果示例：

{
    "set": "myReplicaSet",
    "members": [
        { "_id": 0, "name": "Node1:27017", "stateStr": "SECONDARY" },
        { "_id": 1, "name": "Node2:27017", "stateStr": "PRIMARY" },
        { "_id": 2, "name": "Node3:27017", "stateStr": "SECONDARY" }
    ]
}

检查 Oplog 同步

通过以下命令查看 Oplog 的同步状态，确保节点数据一致：

db.printReplicationInfo()

5. 注意事项

节点优先级配置：
- 确保关键节点的优先级高于普通节点。
- 如果某节点不适合作为主节点（如仲裁节点），设置其优先级为 0。
奇数节点原则：
- 副本集应配置奇数个节点，避免选举时出现平票。
避免过度切换：
- 频繁切换可能导致服务中断或数据不一致，应尽量减少人为干预。

总结

MongoDB 复制集的切换通过自动选举或手动命令实现。自动切换由副本集监控机制触发，确保服务高可用性；手动切换通过 rs.stepDown() 或调整优先级实现，适用于特定场景（如维护或负载优化）。在实际部署中，合理配置复制集的节点优先级、仲裁节点和奇数规则，可以最大化系统的可靠性和稳定性。