副本集其他细节 | 江南一点雨

副本集环境的搭建以及一些基本的操作我们都了解了，本文我们来看看这个数据复制到底是怎么实现的。

# 数据同步方式

MongoDB 中的复制功能主要是使用操作日志 oplog.rs 来实现的，oplog.rs 包含了主节点的每一次写操作，oplog.rs 是主节点中 local 数据库的一个固定集合，我们可以通过如下命令查看到：

use local
show tables

如下：

p254

备份节点通过查询这个集合就知道要复制哪些数据，同时，每一个备份节点也都维护着自己的 oplog.rs，自己的 oplog.rs 则用来记录每一次从主节点复制数据的操作，如此，每一个备份节点都可以再作为数据源提供给其他成员使用，如果某一个备份节点在使用的过程中挂掉了，那么当它重启之后，会自动从 oplog.rs 的最后一个操作开始同步。

上文我们也已经说过 oplog.rs 是一个固定集合，我们可以通过 db.getCollection('oplog.rs').stats() 这个命令来查看这个固定集合的属性，包括集合大小等，执行部分结果如下：

{
    "ns" : "local.oplog.rs",
    "size" : 18170305,
    "count" : 177443,
    "avgObjSize" : 102,
    "storageSize" : 5902336,
    "capped" : true,
    "max" : -1,
    "maxSize" : 1038090240,
    "sleepCount" : 0,
    "sleepMS" : 0,
}

既然是固定集合，它里边能够保存的数据大小就是有限的。通常，oplog.rs 使用空间的增长速度与系统处理处理写请求的速率近乎相同，比如主节点每分钟处理了 1KB 的写入请求，那么 oplog.rs 也可能会在一分钟内写入 1KB 条操作日志，但是如果主节点执行了批量删除的命令，比如下面这种：

db.c1.deleteMany({x:{$type:1}})

此时每一个受影响的文档都会产生一条 oplog 中的日志，这个时候 oplog.rs 中的日志会快速增加。

# 成员状态

到目前为止我们了解到的成员状态有两种，一个是 PRIMARY ，还有一个是 SECONDDARY ，成员状态的获取需要靠心跳来维护，副本集中的每一个成员每隔两秒就会向其他成员发送一个心跳请求，用来检查成员的状态，成员的状态主要有如下几种：

# STARTUP

副本集中的成员刚刚启动时处于这个状态下，此时，MongoDB 会去加载成员的副本集配置，配置加载成功之后，就进入到 STARTUP2 的状态。

# STARTUP2

整个初始化同步过程都处于这个状态。

# RECOVERING

这个状态是由 STARTUP2 状态来的，此时成员运转正常，但是此时还不能处理读取请求。

# ARBITER

这是仲裁者所处的状态。

# DOWN

当一个原本运行正常的成员无法访问到时，该成员就处于 DOWN 的状态。

# UNKNOWN

如果一个成员无法到达其他任何成员，该成员就处于 UNKNOWN 状态，比如我们利用 rs.add() 方法添加一个不存在的成员，这个成员的状态就是 UNKNOWN。

# REMOVED

成员被从副本集中移除时就变成这个状态。

# ROLLBACK

如果成员正在进行数据回滚，它就处于 ROLLBACK 状态，回滚结束后会转换为 RECOVERING 状态。

# FATAL

当一个成员发生了不可挽回的错误时，且不再尝试恢复正常的话，就处于这个状态。

# 主节点转备份节点

通过如下命令可以让主节点转为备份节点：

rs.stepDown()

主节点转为备份节点之后会有新的主节点被选举出来，可以通过 rs.status() 来查看新的主节点。

# rs.status()方法

前面我们已经多次使用过 rs.status() 方法， rs.status() 方法会列出每个备份节点的含义，我们来看看这些参数的含义，先来列出一个 rs.status() 方法的返回值样例：

{
"members" : [
    {
        "_id" : 1,
        "name" : "192.168.248.135:27017",
        "health" : 1,
        "state" : 2,
        "stateStr" : "SECONDARY",
        "uptime" : 241,
        "optime" : {
                "ts" : Timestamp(1509881297, 1),
                "t" : NumberLong(16)
        },
        "optimeDurable" : {
                "ts" : Timestamp(1509881297, 1),
                "t" : NumberLong(16)
        },
        "optimeDate" : ISODate("2017-11-05T11:28:17Z"),
        "optimeDurableDate" : ISODate("2017-11-05T11:28:17Z"),
        "lastHeartbeat" : ISODate("2017-11-05T11:28:18.073Z"),
        "lastHeartbeatRecv" : ISODate("2017-11-05T11:28:18.769Z"),
        "pingMs" : NumberLong(0),
        "syncingTo" : "192.168.248.136:27017",
        "configVersion" : 15
    },
    {
        "_id" : 3,
        "name" : "192.168.248.136:27017",
        "health" : 1,
        "state" : 1,
        "stateStr" : "PRIMARY",
        "uptime" : 250,
        "optime" : {
                "ts" : Timestamp(1509881297, 1),
                "t" : NumberLong(16)
        },
        "optimeDate" : ISODate("2017-11-05T11:28:17Z"),
        "electionTime" : Timestamp(1509881276, 1),
        "electionDate" : ISODate("2017-11-05T11:27:56Z"),
        "configVersion" : 15,
        "self" : true
    }
]
}

stateStr用来描述当前节点的状态。
uptime表示从成员可达到现在所经历的时间。
optimeDate表示每个成员的oplog中最后一个操作发生的时间。
lastHeartbeat表示当前服务器最后一次收到其他成员心跳的时间。
pingMs表示心跳从当前服务器到达某个成员所花费的平均时间。
syncingTo表示同步的数据源。
health表示该服务器是否可达，1表示可达，0表示不可达。

# 复制链问题

数据复制时可以从主节点直接复制，也可以从备份节点开始复制，从备份节点复制可以形成复制链，如果想禁止复制链，即所有的数据都从主节点复制，可以通过 chainingAllowed 属性来设置，具体步骤如下：

config=rs.config()
config.settings.chainingAllowed=false
rs.reconfig(config)

好了，MongoDB 中副本集的其他细节我们就先说到这里，小伙伴们有问题欢迎留言讨论。参考资料：

《MongoDB权威指南第2版》

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