(2)MongoDB副本集自动故障转移原理

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这么香的日志动态级别与输出,你确定不进来看看?——生产环境动态输入日志级别、文件

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。

(2)MongoDB副本集自动故障转移原理

默认搭建的replica set均在主节点读写,辅助节点冗余部署,形成高可用和备份, 具备自动故障转移的能力。

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

(2)MongoDB副本集自动故障转移原理

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:initial sync, 将所有数据从副本集一个成员拷贝到另外一个成员, 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

图解kubernetes调度器预选设计实现学习

  • 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:

 

(2)MongoDB副本集自动故障转移原理

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; 如果你在客户端配置了在辅助节点的读取首选项 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。

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。

连接副本集的客户端配置字符串,其中rs0是配置文件中设置的副本集名称 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。

留一个作业?

客户端连接MongoDB副本集的连接字符串,只是一个很普通的IP数组,并未体现主副节点,客户端是怎么区分主副节点,并向主节点发出写入指令。

所有遵守MongoDB官方规范的Driver都会实现 Service discovery和Monitoring,  我们在连接字符串指定的IP节点其实是种子节点,Driver会准实时监视集群,获取集群最新的状态信息。(heartbeatFrequencyMS 约定了客户端Driver检查集群状态的时间间隔)

这也与我在MongoDB 辅助节点看到的日志相互照应。

(2)MongoDB副本集自动故障转移原理

 

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原文地址:《(2)MongoDB副本集自动故障转移原理》 发布于2020-01-16

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